《影像数据处理》PPT课件.ppt

中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心影像数据处理闫磊闫磊 EmailEmail：gisworldgisworld中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 2讲解内容1影像的配准操作影像的配准操作2影像基本处理和分割影像基本处理和分割3影像拼接影像拼接4影像入库和管理影像入库和管理5影像数据格式转换影像数据格式转换中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 3一.影像的配准基本原理地理配准的基本过程地理配准的基本过程是在栅格图像中选取一定数据的是在栅格图像中选取一定数据的控制点控制点，将它们的坐标指定为矢量数据中对应点的，将它们的坐标指定为矢量数据中对应点的坐标（在空间数据中，这些点的坐标是已知的，坐坐标（在空间数据中，这些点的坐标是已知的，坐标系统为地图坐标系）标系统为地图坐标系）配准中我们需要知道一些特殊点的坐标，即控制点。配准中我们需要知道一些特殊点的坐标，即控制点。控制点的选取：控制点可以是经纬控制点的选取：控制点可以是经纬 线网格的交点、公线网格的交点、公里网格的交点或者一些典型地物的坐标。里网格的交点或者一些典型地物的坐标。控制点的坐标：如果我们知道这些点在我们矢量坐标控制点的坐标：如果我们知道这些点在我们矢量坐标系内坐标，系内坐标，则直接输入控制点的坐标值则直接输入控制点的坐标值;如果不知道它们的坐标，则可以采用间接方法获取如果不知道它们的坐标，则可以采用间接方法获取从矢量数据中选取。从矢量数据中选取。中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 4选取控制点控制点的数目取决于 你打算使用哪一种数学方法来实现坐标转换.但是，过多的控制点并不一定能够保证高精度的配准。要尽可能使控制点均匀分布于整个格格图像，而不是只在图像的某个较小区域选择控制点，最最好成三角形好成三角形。最少三个点。通常,先在图像的四个角选择4个控制点，然后在中间的位置有规律地选择一些控制点能得到较好的效果。重点影像坐标和地图坐标系不同重点影像坐标和地图坐标系不同数据：3pz中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 5配准要求为平面1、打开ArcMap，增加地理配准工具条 2、打开影像图ppp.jpg 找控制点，这里去图框的三个点（先配对角）126,52 -左上（500000，），51.833333333-右下（，）左下(500000,5744900.15479306)3、加载影像，左键点击影像左下点，右键输入对应控制点,输入对角，再是左上，最后更新配准，4 4、更新影像坐标系统和地图一致，需要投影变换的就投影，、更新影像坐标系统和地图一致，需要投影变换的就投影，操作：操作：10/10/配准过程配准过程.exe中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 6配准后文件分析是配准文件 RRD是金子塔信息AUX，是一个用来保存栅格文件自身不能保存的辅助信息的文件，它与栅格文件一起存在同一目录中，文件名与栅格文件一致。Jgw内容含义:X-Scale(一个像元的每一个删格点多少米)X方向旋转角 Y方向旋转角度Y-Scale(一个像元的每一个删格点多少米)左上角X坐标 左上角Y坐标中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 7手工配置写jgw已知影像的宽度w,高度h，矩形配置范围为最小：x1,y1,最大：x2,y2 Jgw文件内容：(X2-x1)/w 第一行00(Y1-y2)/h 是负值X1y2中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 8二.影像基本处理和分割基本处理1.Flip（翻转）2.Mirror（左右翻转,镜像）3.Rescale（重设比例）4.Rotate（旋转）5.Shift（平移）6.Warp（扭曲）7.投影栅格中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 9Flip（翻转）数据格式可以自己输出tif，img，grid（无扩展名），会输出4个文件，第一个是主文件，其他只有一个波段，多波段，又叫多光谱，是指对地物辐射中多个单波段的摄取。得到的影象数据中会有多个波段的光谱信息。对各个不同的波段分别赋予RGB颜色将得到彩色影象 数据：3clip中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 10结果中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 11Mirror（左右翻转，镜像）中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 12Rescale（放大缩小）以左下角为起始点左下角为起始点，进行放缩，系数大于1是放大，小于1缩小中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 13Rotate（旋转）以度为单位顺时针中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 14Shift（平移）中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 15Warp（扭曲）按照对应控制的点关系，进行变形，只有一个控制点就是平移，可以用于配准等原始点：0,0 0,-1873后来的数据中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 16影像的投影变换 影像的投影变换，理论上使用Project Raster，目前有Bug,方法是在arcmap加载数据，设置地图窗口的坐标系统，后右键转出，在ArcCatalog中定义坐标系(对grid格式的Krasovsky_1940_Transverse_Mercator文件无法定义，方法是转为其他格式）操作见：3中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 17影像分割影像切割有以下方法：1.Extract by Mask（按掩膜提取）2.Extract by Points（用点提取）3.Extract by Polygon（多边形提取)4.Extract by Circle（按圆形区域提取)5.Extract by Rectangle(用矩形提取)矩形切割6.Data Management Tools-Clip 矩形切割5-6都是矩形，要输入矩形范围2-3需要输入点的坐标4是Circle，要输入圆心（x，y）和半径Inside是内部，outside是外部中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 18按掩膜提取-Extract by Mask是多边形切割，可以按一个已有矢量和影像的范围切割影像矢量图范围切割，输出格式由文件扩展名指定，tif，img，没有扩展名是grid使用数据中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 19分幅，分乡镇的影像切割工具在3clip影像切割，数据也在那个下面中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 20三.影像拼接影像拼接以下几种方法 Data Management Tools-Raster1.镶嵌(Mosaic)2.镶嵌至新栅格(Mosaic To New Raster)是调用Mosaic3.3.工作空间转栅格数据集工作空间转栅格数据集4.栅格目录转栅格数据集中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 21Mosaic 将一个影像合并到Target Raster Mosaic Method（optional）。是结果中，重叠部分（overlapping area）的颜色怎么判断，FIRST重叠部分和顺序在上的图层一致；LAST重叠部分和顺序在下的图层一致 MEAN两个图层的平均值；MINIMUM两个图层中去小值；MAXIMUM两个图层中取大值。在这里，其实最有用的还是FIRST和LAST，MEAN出来的效果，重叠部分类似于盖了一层纱，由于0代表黑色，255代表白色，故MINIMUM的结果重叠部分偏暗，而MAXIMUM的结果重叠部分偏亮 输入几个影像类型可以不一样中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 22Mosaic To New Raster(镶嵌至新栅格)是将一个影像合并成一个新的影像 Raster dataset name with extension。这里可以写输出文件的文件名了，带后缀名的。只支持ERDAS IMAGEING（*.img），GRID（无后缀无后缀名名），TIFF（*.tif）三种格式，支持.jpg,png Number of bands（optional）。输出的是彩色的，所以用的所以用的3 3，单色是1；中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 23五、影像入库和管理（中级）Arcgis的影像入库，只能保存在geodatabase中有两种方式1.栅格数据集是一个（多个）影像或则一个（多个）栅格数据，将数据物理合并一个，数据更新需要整个更新，一般不推荐数据管理方式2.栅格目录，可以存放一个或则多个影像或影像或栅格数据集，并（按坐标）自动拼接在一起，数据更新只需要其中的部分，一般推荐数据管理方式，一个中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 24新建栅格数据集 在Geodatabase中右键栅格数据集，bands 3bands 3为为彩色，彩色，1 1为单色为单色中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 25栅格数据集装入影像在对应Raster Dataset右键，可以装入一个和多个，最后融合成一个图像，（相当于mosaic）,对于已有的数据Raster Dataset，也可以在增加，把最终的融合成一个数据：3splitg2.img,g1,img中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 26新建栅格目录 在geodatabase中右键，可以将多个raster放在一起，下面的栅格管理类型raster mangement raster mangement typetype十分重要。中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 27Raster Catalog栅格目录装入影像 和栅格数据集Raster Dataset，一样都是通过右键Load加载，栅格目录Raster Catalog 只是把数据按坐标位置放在一起，不做融合处理，所以单个band段，多波段一起存放，而Raster Dataset要么是3波段,要么是单波段，只能选择其中之一。数据：3splitg2.img,g1,img中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 28新建Raster Catalog 参数说明Managed是将影像也放入数据库Unmanaged不将影像也放入数据库，只建立一个索引中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 29栅格目录中数据编辑和矢量数据一样开始编辑，添加对象，绑定影像对象，或则删除对象中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 30栅格目录导出和融合图层右键中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 315、影像数据格式转换1.ArcGIS支持的影像格式2.各种影像数据格式介绍3.转换方法中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 32支持的影像格式ArcGIS支持IMG,TIFF,GRID,JPEG,JP2,BMP,GIF,PNGIMG,TIFF,GRID,JPEG,JP2,BMP,GIF,PNG等格式等格式中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 33各种影像数据格式介绍BMPBMP格式是最简单，基本就是图像点阵的内存拷贝。没有任何压缩，也无法表示格外的数据。缺点占用的空间大。GIFGIF和和PNGPNG都是索引色彩,不直接描述象素的颜色,只是说这个点是几号颜色,另外有个索引表（调色板）给出颜色号对应的RGB颜色。有简单的压缩算法，但这种压缩仅对于连续色彩的象素（例如大块色块的图形）才有效。JPGJPG是有损压缩,利用人眼对高频细节分辨不是很敏感的特性,将数据量减少，它的压缩率是可以调节的，对于提供的纸制地图打印资料，电子的最基本，可以一个打印JPG图片。主要原因是文件比较小。TIFFTIFF格式更多的是一个框架，它规定了文件的数据段结构，但是对图像数据的具体编码算法没有定义，是可扩展定义的，因此其下发展出很多的子格式。为了方便交换，使用都采用无压缩的。TIFFTIFF在出版业得到比较广的应用，作为标准的图像交换格式中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 34各种影像数据格式介绍ArcGIS内部使用最多是img格式MrSID（Multiresolution seamless image database 多分辨率无缝图像数据库）是一个功能强大以小波变换为算法的图像压缩、浏览工具，也是一种数据格式。影像格式文件个数文件的大小备注TIF514.8M 原始文件SID3647K 20压缩比SID3271K 50压缩比SID31.19M 10压缩比Grid5015.1 MBImg314.8M不难看出SID文件是最小的。中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 35转换方法在ArcCatalog中导出在ArcMap中数据-导出数据：，看影像格式转换.exe中国科学院计算技术研究所教育中心中国科学院计算技术研究所教育中心Page 36本章掌握的重点1.影像配准原理和方法2.影像的分割和合并3.Raster Catalog和Raster Dataset区别