《遥感原理与应用》实验指导书-20140506

遥感原理与应用

实验指导书(第一版)

实验一ENVI基本操作

实验目的

了解遥感图像处理软件ENVI的界面和基本操作。

实验内容

ENVI基本功能操作，包括图像的打开、显示、增强等。

实验仪器、设备及材料

ENVI遥感图像处理软件，示例遥感影像。

实验原理

影像显示功能简介：

二维视窗是显示栅格图像、矢量图形、注记文件、ROI 等数据层的主要窗口。

通过实际操作，掌握视窗菜单的主要功能、视窗工具功能。

图1 ENVI5.0主界面

重点掌握ENVI5.0主菜单，ENVI5.0工具栏等基本功能。实验步骤

1、图像显示

File->Open或者选择需要进行显示的数据文件。

2、数据管理

File->Data Manager或者打开数据管理窗口。

数据列表

数据详细信息

波段合成列表

3、工具栏

4、右键菜单

进行显示控制。如改变RGB彩色显示波段，影像缩放，栅格数据密

度分割与颜色表变换等。

实验二遥感影像几何校正

实验目的

遥感影像的几何校正处理（图像配准）。

实验内容

⏹使用ENVI软件实现遥感图像的裁剪；

⏹对裁剪后的影像进行多项式校正（配准）。

实验仪器、设备及材料

ENVI遥感图像处理软件，示例遥感影像。示例遥感影像包括：

◆待校正航摄影像（西南交通大学犀浦校区2008年）

参考影像（西南交通大学犀浦校区2006年Quickbird全色影像）实验原理

多项式纠正回避成像的空间几何过程，直接对图像变形的本身进行数字模拟。多项式的项数（即系数个数）N与其阶数n有着固定的关系：

N=（n+1）（n+2）/2 根据纠正图像要求的不同选用不同的阶数，当选用一次项纠正时，可以纠正图像因平移、旋转、比例尺变化和仿射变形等引起的线性变形。当选用二次项纠正时，则在改正一次项各种变形的基础上，还改正二次非线性变形。如选用三次项纠正则改正更高次的非线性变形。

（一）利用已知地面控制点求解多项式系数；

（二）遥感图像的纠正变换

（三）数字图像亮度（或灰度）值的重采样

采用适当的方法把某点位周围邻近整数点位上亮度值对该点的亮度贡献累积起来，构成该点位的新亮度值，这个过程即称为数字图像亮度（或图像灰度）值的重采样。

１）最邻近像元采样法

取距离被采样点最近的已知像素的亮度作为采样亮度。

２）双线性内插法

取（x,y）点周围的4邻点，在y方向内插二次，再在x方向内插一次，得到（x,y)点的亮度值f（x,y)。

３）双三次卷积重采样法

取与计算点周围相邻的16个点，先在某一方向内插，再根据计算结果在另一个方向上内插，得到一个连续内插函数。

实验步骤

第一步：打开并显示图像文件

(1)选择主菜单→File→Open Image File，将“犀浦校区航片2008.tif”和“犀浦校区2006全色PAN.img”文件打开，并将他们显示在Display窗口中。

第二步：裁剪待校正影像

图像裁剪的目的是将研究区之外的区域去除，常用的方法是按照行政区边界或者自然区划边界进行图像裁剪。同时，还可以按照矩形，任意多边形，影像对其进行裁剪。

（1）选择主菜单→Basic Tools→Resize Data（Spatial/Spectral），在Resize Data Input File中选择待裁剪的影像，点击Spatial Subset，进入Select Spatial Subset面板。

（2）在Subset Using下方点击Image，进入Subset by Image面板。通过调整红色矩形框的大小确定待裁剪区域后，点击OK。回到Select Spatial Subset

面板，点击OK。

（3）点击OK后进入Resize Data Parameters面板，选择重采样方式，文件存储路径。点击OK后裁剪影像自动添加到可用波段列表中。

第三步：启动几何校正模块

（1）选择主菜单→Map→Registration→Select GCPs：Image to Image,打开几何校正模块。

（2）选择显示裁剪后的文件的Display窗口为基准图像（Base Image），显示“犀浦校区航片2008.tif”的Display窗口为待校正图像（Warp Image），点击OK按钮，进入采集地面控制点窗口。

第四步：地面控制点（GCPs）选取

(1)为了便于选择控制点，在Display#1和Display#2的主窗口（Image）中分别

点击右键→Toggle→Display Cross-hair，显示十字靶框。

(2)在两个Display窗口中，移动方框的位置，寻找明显的地物特征点作为输入GCP

（GCP一定要布置在影像纹理清晰易于定位的地方，如线状地物的交叉点或地物拐角上，GCP均匀分布在影像上。）在两个Display窗口中的Image窗口粗略定位后，然后在Zoom窗口精确定位。

(3)匹配好特征点后，在Ground Control Points Selection 上，单击Add Point

按钮，将当前GCP加入到列表中。

(4)用同样的方法继续寻找其余特征点，当选择控制点的数量多余3个时，会自动

计算RMS。Ground Control Points Selection上的Predict按钮可用，这时在基准图像上定位一个特征点，单击Predict按钮，待校正图像显示窗口中会自动预测匹配区域，适当调整一下位置，单击Add Point按钮，添加当前GCP。

随着GCP数量越来越多，预测点的精度会越来越精确。

(5)在Ground Control Points Selection 上，单击Show List 按钮，可以看到选

择的所有GCPs。

(6)在Image to Image GCP List 上单击Options，选择Order Points by Error，所有的

GCPs会自动按照RMS值由高到低排序。

(7)删除RMS过高的点或者将十字光标重新定位到正确位置，点击Image to Image

GCP List上的Update进行微调。

(8)反复调整GCPs，确保总的RMS值小于1个像素，点的数量足够而且分布均匀。

（ENVI提供3种几何校正计算模型：仿射变换RST；多项式模型Polynomial；