遥感图像预处理.pptx

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1、ENVI/IDL遥感图像预处理遥感图像预处理ENVI/IDL3.13.1图像预处理流程图像预处理流程ENVI/IDL3.13.1图像预处理流程图像预处理流程第一第一步：制作标准数据，作为控制点参考步：制作标准数据，作为控制点参考源源-这里选择的是地形图，地形图是一种非常可靠的标准数据，精度高而且处理起来方便。第二步：对高分辨率的全色影像进行正射第二步：对高分辨率的全色影像进行正射纠正纠正-全色影像是10米的SPOT PAN数据第三步第三步：高分辨率影像和多光谱影像的配准、融合高分辨率影像和多光谱影像的配准、融合-以SPOT PAN正射纠正结果作为基准影像，对TM影像进行图像配准；用工程区矢量数

2、据（河北襄樊市部分区域）分别裁剪SPOT和TM影像，对裁剪结果进行图像融合，得到工程区域10米的多光谱影像。ENVI/IDL3.23.2基于基于影像自带地理定位文件几何校正影像自带地理定位文件几何校正对于重返周期短，空间分辨率较低的卫星数据，对于重返周期短，空间分辨率较低的卫星数据，如如AVHRRAVHRR、ModisModis、SeaWiFSSeaWiFS等，地面控制点的选择等，地面控制点的选择有相当的难度。我们可以用卫星传感器自带地理有相当的难度。我们可以用卫星传感器自带地理定位文件进行几何校正，校正精度主要受地理定定位文件进行几何校正，校正精度主要受地理定位文件的影响。位文件的影响。EN

3、VI/IDL练习练习1-11-1内容：内容：-ENVISAT的ASAR数据的几何校正数据数据：-1-基于影像自带地理定位文件几何校正ASARENVI/IDLGLTGLT几何校正几何校正GLTGLT几何校正法利用输入的几何文件生成一个地理位置几何校正法利用输入的几何文件生成一个地理位置查找表文件（查找表文件（geographic lookup tablegeographic lookup table，GLTGLT），从），从该文件中可以了解到某个初始像元在最终输出结果中该文件中可以了解到某个初始像元在最终输出结果中实际的地理位置。实际的地理位置。地理位置查找表文件是一个二维图像文件，文件中所地理

4、位置查找表文件是一个二维图像文件，文件中所包含两个波段：地理校正影像的行和列，文件对应的包含两个波段：地理校正影像的行和列，文件对应的灰度值表示原始影像每个像素对应的地理位置坐标信灰度值表示原始影像每个像素对应的地理位置坐标信息，用有符号整型储存，它的符号说明输出像元是对息，用有符号整型储存，它的符号说明输出像元是对应于真实的输入像元，还是由邻近像元生成的填实像应于真实的输入像元，还是由邻近像元生成的填实像元（元（infill pixelinfill pixel）。符号为正时说明使用了真实的）。符号为正时说明使用了真实的像元位置值；符号为负时说明使用了邻近像元的位置像元位置值；符号为负时说明使

5、用了邻近像元的位置值，值为值，值为0 0说明周围说明周围7 7个象元内没有邻近像元位置值。个象元内没有邻近像元位置值。ENVI/IDL练习练习1-21-2内容：内容：-风云三号卫星数据的几何校正数据数据：-1-基于影像自带地理定位文件几何校正风云三号卫星影像ENVI/IDL本本节收获节收获掌握掌握基于基于影像自带地理定位影像自带地理定位文件文件的的几何校正方法几何校正方法学会了学会了AVHRRAVHRR、MODISMODIS、ENVISATENVISAT等数据的几何校正等数据的几何校正学会了学会了ENVIENVI中中的自动校正的自动校正工具工具的使用的使用-主菜单-Map Georeferen

6、ce ENVI/IDL3.33.3自定义自定义坐标系坐标系地理坐标系地理坐标系地理坐标系地理坐标系常用常用到的地图坐标系有到的地图坐标系有2 2种，即地理坐标种，即地理坐标系和投影坐标系系和投影坐标系。地理坐标地理坐标系系（球面坐标系）（球面坐标系）是是以经纬度为以经纬度为单位的地球坐标系统单位的地球坐标系统，它它有有2 2个重要部分，个重要部分，即地球椭球体（即地球椭球体（spheroidspheroid）和大地基准面）和大地基准面（datumdatum）。-大地基准面指目前参考椭球与WGS84参考椭球间的相对位置关系（3个平移，3个旋转，1个缩放），可以用其中3个、4个或者7个参数来描述它

7、们之间的关系，每个椭球体都对应一个或多个大地基准面。ENVI/IDL3.33.3自定义坐标系自定义坐标系投影投影投影投影坐标系坐标系坐标系坐标系投影坐标系是利用一定的数学投影坐标系是利用一定的数学法则把地球表面上的经纬线网表法则把地球表面上的经纬线网表示到平面上，属于平面坐标系。示到平面上，属于平面坐标系。数学法则指的是投影类型数学法则指的是投影类型，目前目前我国普遍采用的是高斯我国普遍采用的是高斯克吕格投影（圆柱等角投影），克吕格投影（圆柱等角投影），在英美国家称为横轴墨卡托投影在英美国家称为横轴墨卡托投影（Transverse MercatorTransverse Mercator）。）。

8、高斯克吕格投影示意ENVI/IDL3.33.3自定义自定义坐标系坐标系大地坐标大地坐标在地面上建立一系列相连接的三角形，量取一段在地面上建立一系列相连接的三角形，量取一段精确的距离作为起算边，在这个边的两端点，采精确的距离作为起算边，在这个边的两端点，采用天文观测的方法确定其点位（经度、纬度和方用天文观测的方法确定其点位（经度、纬度和方位角），用精密测角仪器测定各三角形的角值，位角），用精密测角仪器测定各三角形的角值，根据起算边的边长和点位，就可以推算出其他各根据起算边的边长和点位，就可以推算出其他各点的坐标。这样推算出的坐标，称为大地坐标。点的坐标。这样推算出的坐标，称为大地坐标。ENVI/

9、IDL3.33.3自定义自定义坐标系坐标系北京北京北京北京54545454和西安和西安和西安和西安80808080坐标系坐标系坐标系坐标系北京北京5454或者西安或者西安8080坐标系是投影直角坐标坐标系是投影直角坐标系系北京北京5454坐标系、西安坐标系、西安8080坐标系实际上指的是我国坐标系实际上指的是我国的两个大地基准的两个大地基准面面坐标名称坐标名称投影类型投影类型椭球体椭球体基准面基准面北京北京5454Gauss Kruger（Transverse Mercator）Krasovsky北京54西安西安8080Gauss Kruger（Transverse Mercator）IAG7

10、5西安80椭球体名称椭球体名称年代年代长半轴（米）长半轴（米）短半轴（米）短半轴（米）扁率扁率WGS84WGS8419846378137.06356752.31：298.257克克拉拉索索夫夫斯斯基基（KrasovskyKrasovsky）19406378245.06356863.01：298.3IAG75IAG7519756378140.06356755.31：298.257ENVI/IDL练习练习2:2:内容：内容：-ENVI中自定义坐标系坐标定义坐标定义文件文件：-HOMEITTIDLproductsenvi48map_proj 文件夹下，三个文件记录了坐标信息：-ellipse.txt

11、 椭球体参数文件-datum.txt 基准面参数文件-map_proj.txt 坐标系参数文件ENVI/IDL本节收获本节收获了地理投影的基本原理，大地坐标的概念了地理投影的基本原理，大地坐标的概念了解北京了解北京5454、西安、西安8080坐标系的由来及其参数坐标系的由来及其参数掌握了在掌握了在ENVIENVI下如何自定义坐标系，包括添加椭下如何自定义坐标系，包括添加椭球体、基准面和定义坐标系球体、基准面和定义坐标系在在ENVIENVI下自定义了北京下自定义了北京54 1954 19度带（度带（6 6度分带）的度分带）的坐标系，以便后续专题的使用坐标系，以便后续专题的使用ENVI/IDL3.

12、43.4扫描地形图的处理扫描地形图的处理扫描地形图是我们常用的标准参考扫描地形图是我们常用的标准参考源源图图上有公里网上有公里网，从，从公里公里网上读取网上读取的的坐标信息坐标信息可直可直接用于几何校正接用于几何校正外围外围有边框，在做多个地形图镶嵌时候，会发生有边框，在做多个地形图镶嵌时候，会发生各个地形图边缘压盖的现象。各个地形图边缘压盖的现象。因此需要因此需要对外边框对外边框无信息部分裁切掉无信息部分裁切掉。地形图都会按照标准分幅形式提供，当我们使用地形图都会按照标准分幅形式提供，当我们使用地形图作为基准的时候，为了方便使用地形图作为基准的时候，为了方便使用，会，会将地将地形图镶嵌成一整

13、张图像形图镶嵌成一整张图像ENVI/IDL练习练习3 3内容：内容：-扫描地形图的几何校正数据：数据：-2-DRG几何校正ENVI/IDL练习练习4 4内容：内容：-扫描地形图外边框裁切数据：数据：-3-DRG外边框裁切ENVI/IDL练习练习5 5内容：内容：-扫描地形图镶嵌数据：数据：-4-DRG图像镶嵌ENVI/IDL本节收获本节收获掌握了扫描掌握了扫描地形图的预处理，包括几何校正、地形图的预处理，包括几何校正、ROIROI裁剪、镶嵌裁剪、镶嵌掌握了掌握了Image to MapImage to Map的几何校正方法的几何校正方法掌握了掌握了ENVIENVI下通过键盘输入地面控制点坐标下

14、通过键盘输入地面控制点坐标数据数据的几何校正操作：的几何校正操作：-主菜单-Map-Registration-Select GCPs:Image to map掌握了绘制掌握了绘制感兴趣区感兴趣区ROIROI，以及利用，以及利用ROIROI裁剪图像裁剪图像掌握了基于掌握了基于地理坐标的图像镶嵌操作地理坐标的图像镶嵌操作-主菜单-Map-Mosaicking-GeoreferencedENVI/IDL3.5 3.5 SPOTPANSPOTPAN正正射射纠正纠正为什么要进行正射纠正为什么要进行正射纠正为什么要进行正射纠正为什么要进行正射纠正?在卫星影像和航空影像中会有一些几何误差在卫星影像和航空影像

15、中会有一些几何误差误差主要由以下原因引起误差主要由以下原因引起:-比例尺变化-传感器的姿态/方位-传感器的系统误差正射纠正可以消除这些误差正射纠正可以消除这些误差ENVI/IDL3.5 3.5 SPOTPANSPOTPAN正正射纠正射纠正比例尺变化比例尺变化比例尺变化比例尺变化在所有的摄影影像中都会发生在所有的摄影影像中都会发生2 cm影像的各处比例尺是不相同的6 cm房子的宽度=8m比例尺为 1:400比例尺为 1:133ENVI/IDL3.5 SPOTPAN3.5 SPOTPAN正射纠正正射纠正比例尺变化比例尺变化比例尺变化比例尺变化在影像的铅直方向也有同样的影响在影像的铅直方向也有同样的

16、影响房子的宽度是恒定的(8m),而在影像上的体现却各有不同,这说明各处的比例尺是变化的ENVI/IDL3.5 SPOTPAN3.5 SPOTPAN正射纠正正射纠正传感器姿态传感器姿态传感器姿态传感器姿态/方位方位方位方位要进行三角测量，就要给定软件计算或估计出的空间传感器的位置和方位123ENVI/IDL3.5 SPOTPAN3.5 SPOTPAN正射纠正正射纠正推帚扫描透视中心推帚扫描透视中心推帚扫描透视中心推帚扫描透视中心 （传感器的系统误差）（传感器的系统误差）（传感器的系统误差）（传感器的系统误差）数据是沿扫描线获取的，每条扫描线都有自己的数据是沿扫描线获取的，每条扫描线都有自己的透视

17、中心透视中心每条扫描线的传感器位置和方向都不同每条扫描线的传感器位置和方向都不同多项式的纠正只能针对分辨率比较低的卫星影像，多项式的纠正只能针对分辨率比较低的卫星影像，而对于高分辨率的卫星影像我们需要严格的物理而对于高分辨率的卫星影像我们需要严格的物理模型（如，模型（如，dimdim原数据）或者是有理函数多项式进原数据）或者是有理函数多项式进行模拟卫星参数（如行模拟卫星参数（如RPCRPC参数）。参数）。ENVI/IDL3.53.5 SPOT2/4 PAN SPOT2/4 PAN正射正射纠正纠正正射纠正使用条件正射纠正使用条件对于分辨率较高（小于或等于对于分辨率较高（小于或等于1515米），且

18、具有米），且具有RPCRPC文件或者轨道参数的图像，可以用正射纠正的方文件或者轨道参数的图像，可以用正射纠正的方法完成法完成几何校正几何校正，以达到更高的精度要求。，以达到更高的精度要求。对于中等分辨率（如对于中等分辨率（如2020米），影像覆盖区为山区，米），影像覆盖区为山区，地形起伏较大。可以用正射纠正以达到较高的精地形起伏较大。可以用正射纠正以达到较高的精度要求。度要求。ENVI/IDL3.5 SPOT2/4 PAN3.5 SPOT2/4 PAN正射纠正正射纠正常见正射纠正参数文件常见正射纠正参数文件传感器模型文件ALOS/PRISMRPCRPC文件(.rpc)ASTERRPCRPC文件

19、(.met)CARTOSAT-1(P5)RPCRPC文件PRODUCT_RPC.TXT FORMOSAT-2Pushbroom Sensor星历参数文件(METADATA.DIM)IKONOSRPCRPC文件（_rpc.txt）OrbView-3RPCRPC文件(_metadata.pvl)QuickBirdRPCRPC文件(.rpb)WorldView-1/2RPCRPC文件(.rpb)GeoEye-1RPCRPC文件(.pvl/.rpc)KOMPSAT-2RPCRPC文件(.rpc)SPOT5 Level 1A and 1BPushbroom Sensor星历参数文件(METADATA.D

20、IM)RapidEyeRPC存在metadata文件中ENVI/IDL练习练习6-16-1内容：内容：-以DRG作为控制点参考源，完成SPOT2全色图像的正射纠正数据：数据：-5-SPOT PAN正射纠正ENVI/IDL练习练习6-26-2内容：内容：-自定义RPC参数-使用控制点数据：数据：-5(1)-自定义RPC正射纠正ENVI/IDL本节收获本节收获学会了学会了ENVIENVI下利用地面控制点对下利用地面控制点对SPOTSPOT全色数据进全色数据进行正射校正行正射校正学会了影像绑定学会了影像绑定DEMDEM数据数据学会了从地形图上获取地面控制点学会了从地形图上获取地面控制点学会了学会了E

21、NVIENVI下下SPOTSPOT数据的正射校正工具数据的正射校正工具-主菜单-Map-Orthorectification-spot-Orthorectify SPOT with Ground ControlENVI/IDL3.6 Landsat73.6 Landsat7影像几何校正影像几何校正Landsat7Landsat7影像数据是从网上免费下载的，是影像数据是从网上免费下载的，是LPGSLPGS格式的格式的L1TL1T级别格式，级别格式，已经已经经过经过一定一定的几何校正和的几何校正和DEMDEM校正，使用校正，使用UTM WGS84UTM WGS84的坐标系统的坐标系统。要做要做TM

22、TM多光谱数据和多光谱数据和SPOT PANSPOT PAN数据的融合，前提数据的融合，前提是两景影像得互相配准，所以需要以是两景影像得互相配准，所以需要以正正射射校正校正后后的的SPOT SPOT PANPAN为基准，为基准，配准配准TMTM影像影像ENVI/IDL练习练习7 7内容：内容：-以正射校正SPOT PAN为基准，配准TM影像，为了做全色SPOT数据和多光谱TM数据的融合数据数据：-6-Landsat图像配准ENVI/IDL本节收获本节收获掌握了掌握了Image to ImageImage to Image的几何校正方法（图像配的几何校正方法（图像配准）准）掌握了掌握了ENVIE

23、NVI下从栅格图像上选择控制点来配准另下从栅格图像上选择控制点来配准另外一幅图像，进行几何校正外一幅图像，进行几何校正的的操作操作-主菜单-Map-Registration-Select GCPs:Image to Image掌握了掌握了ENVIENVI下的自动找点功能下的自动找点功能-Options-Automatically Generate PointsENVI/IDL3.7 3.7 图像裁剪图像裁剪图像裁剪的目的是将研究之外的区域去除，常用图像裁剪的目的是将研究之外的区域去除，常用的是按照行政区划边界或自然区划边界进行图像的是按照行政区划边界或自然区划边界进行图像的分幅裁剪的分幅裁剪。

24、根据结果可分为根据结果可分为-规则裁剪-不规则裁剪ENVI/IDL练习练习8 8内容：内容：-利用行政区划矢量边界对几何校正得到的结果进行裁剪，得到工程区域数据：数据：-7-图像裁剪ENVI/IDL本节收获本节收获掌握了掌握了ENVIENVI下矢量数据的读取、转换下矢量数据的读取、转换掌握了掌握了ENVIENVI下影像的不规则裁剪下影像的不规则裁剪-主菜单-Basic Tools-Subset data via ROIsENVI/IDL3.8 3.8 图像融合图像融合将低分辨率的多光谱影像与高分辨率的单波段影将低分辨率的多光谱影像与高分辨率的单波段影像重采样生成成一副高分辨率多光谱影像遥感的像

25、重采样生成成一副高分辨率多光谱影像遥感的图像处理技术，使得处理后的影像既有较高的空图像处理技术，使得处理后的影像既有较高的空间分辨率，又具有多光谱特征间分辨率，又具有多光谱特征。图像融合除了要求融合图像精确配准外，融合方图像融合除了要求融合图像精确配准外，融合方法的选择也非常重要，同样的融合方法在用在不法的选择也非常重要，同样的融合方法在用在不同影像中，得到的结果往往会不一样。同影像中，得到的结果往往会不一样。ENVI/IDL3.8 3.8 图像图像融合融合ENVIENVI中的融合方法中的融合方法融合方法融合方法适用范围适用范围IHS变换 纹理改善，空间保持较好。光谱信息损失较大大，受波段限制

26、。Brovey变换光谱信息保持较好，受波段限制。乘 积 运 算（CN）对大的地貌类型效果好，同时可用于多光谱与高光谱的融合。PCA变换无波段限制，光谱保持好。第一主成分信息高度集中，色调发生较大变化，Gram-schmidt（GS）改进了PCA中信息过分集中的问题，不受波段限制，较好的保持空间纹理信息，尤其能高保真保持光谱特征。Pansharpening专为最新高空间分辨率影像设计，能较好保持影像的纹理和光谱信息。ENVI/IDL练习练习9 9内容：内容：-以SPOT4 的10米全色波段和Landsat TM30米多光谱的融合操作为例，学习ENVI的融合操作流程数据：数据：-8-影像融合ENV

27、I/IDL本节收获本节收获学习了影像融合的概念、方法学习了影像融合的概念、方法了解了不同影像融合方法各自的优缺点了解了不同影像融合方法各自的优缺点学习了学习了ENVIENVI下下SPOTSPOT全色和全色和TMTM多光谱数据的多光谱数据的GSGS融合融合操作操作-主菜单-Transform-Image Sharpening-Gram-Schmidt Spectral SharpeningENVI/IDL3.9.1 3.9.1 大气校正大气校正(传感器定标传感器定标）传感器定标就是将图像的数字量化值（传感器定标就是将图像的数字量化值（DNDN）转化）转化为辐射亮度值或者反射率或者表面温度等物理量

28、为辐射亮度值或者反射率或者表面温度等物理量的处理的处理过程过程传感器定标可分为绝对定标和相对传感器定标可分为绝对定标和相对定标定标-绝对定标是获取图像上目标物的绝对辐射值等物理量-相对定标是将图像目标物辐射量归一化某个值范围内，比如以其他数据作为基准。ENVI/IDL3.9.1 3.9.1 大气大气校正（传感器定标方法）校正（传感器定标方法）传感器传感器定标定标的的三三个个阶段内容：阶段内容：-发射前的实验室定标-在遥感器发射之前对其进行的波长位置、辐射精度、光谱特性等进行精确测量-基于星载定标器的星上定标-有些卫星载有辐射定标源、定标光学系统，在成像时实时、连续的进行定标-发射后的定标（场地

29、定标）-通过选择典型的均匀稳定目标，用精密仪器进行地面同步测量感器过顶时的大气环境参量和地物反射率，利用遥感方程，建立图像与实际地物间的数学关系，得到定标参数以完成精确的传感器定标ENVI/IDL3.9.2 3.9.2 大气校正（一、起源）大气校正（一、起源）太阳辐射通过大气以某种方式入射到物体表面然太阳辐射通过大气以某种方式入射到物体表面然后再反射回传感器后再反射回传感器原始影像包含物体表面，大气，以及太阳的信息原始影像包含物体表面，大气，以及太阳的信息如果想了解某一物体表面的光谱属性，就必须将如果想了解某一物体表面的光谱属性，就必须将它的反射信息从大气和太阳的信息中分离出来。它的反射信息从

30、大气和太阳的信息中分离出来。ENVI/IDL示意图示意图大气散射直接反射邻接反射ENVI/IDL3.9.2 3.9.2 大气校正（二、校正方法）大气校正（二、校正方法）遥感图像的大气校正方法很多。这些校正方法按遥感图像的大气校正方法很多。这些校正方法按照校正后的结果可以分为照校正后的结果可以分为2 2种：种：-绝对大气校正方法：将遥感图像的DN(Digital Number)值转换为地表反射率、地表辐射率、地表温度等的方法。-相对大气校正方法：校正后得到的图像，相同的DN值表示相同的地物反射率，其结果不考虑地物的实际反射率。ENVIENVI下下FLAASHFLAASH大气校正大气校正工具工具-

31、基于MODTRAN4+辐射传输模型-支持高光谱和多光谱数据ENVI/IDL3.9.23.9.2大气校正大气校正（三、（三、（三、（三、FLAASHFLAASHFLAASHFLAASH大气校正）大气校正）大气校正）大气校正）FLAASHFLAASH对图像文件有以下几个要求：对图像文件有以下几个要求：-数据是经过定标后的辐射亮度（辐射率）数据，单位是：（W）/（cm2*nm*sr）。-数据带有中心波长（wavelenth）值，如果是高光谱还必须有波段宽度（FWHM）,这两个参数都可以通过编辑头文件信息输入（Edit Header）。-数据类型-支持四种数据类型：浮点型（floating）、长整型(long integer)、整型（integer）和无符号整型(unsigned int)。数据存储类型：ENVI标准栅格格式文件，且是BIP或者BIL。-波谱范围：4002500nmENVI/IDL3.9.2 3.9.2 大气校正（大气校正（四四、练习）、练习）内容：内容：-用FLAASH对Landsat TM进行大气校正数据数据：-“8(1)-大气校正”大家辛苦了！大家辛苦了！休息休息，下一节内容更精彩！休息休息，下一节内容更精彩！