ENVI二次開(kāi)發(fā)技術(shù)黑幕

1、1前言envi （the environment for visualizing images） 遙感影像處置軟件是美國(guó)itt公司推出的基于交互式數(shù)據(jù)語(yǔ)言idl 開(kāi)發(fā)的一套功能壯大的遙感影像處置系統(tǒng)，envi 能夠輕松的讀取、 顯示、分析各類(lèi)類(lèi)型的遙感數(shù)據(jù)并提供了從影像預(yù)處置、信息提取到與地理信息系統(tǒng)整合的完整處置流程。但對(duì)一些特殊需求， 如添加未知格式數(shù)據(jù)支持、 處置流程定制等可能都需要二次開(kāi)發(fā)的模式。 envi 比較方便的進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)，這是由于其底層壯大的idl語(yǔ)言支持，多種開(kāi)發(fā)方式支持及200多個(gè)功能函數(shù)接口等因素決定的。2envi 二次開(kāi)發(fā)的層次envi 的二次開(kāi)發(fā)包括三個(gè)層次，env

2、i 的功能擴(kuò)展、獨(dú)立系統(tǒng)開(kāi)發(fā)和其他語(yǔ)言集成開(kāi)發(fā)。envi 的功能擴(kuò)展是利用envi 的現(xiàn)有功能及底層idl 語(yǔ)言壯大的運(yùn)算能力實(shí)現(xiàn)的功能模塊的定制開(kāi)發(fā)，在現(xiàn)有 envi 的主框架上擴(kuò)展功能模塊， 添加自系統(tǒng)功能補(bǔ)丁等方式。獨(dú)立系統(tǒng)開(kāi)發(fā)是在非交互式envi 環(huán)境下 （如 idl 構(gòu)建系統(tǒng)框架）， 利用 envi提供的函數(shù)接話(huà)柄現(xiàn)數(shù)據(jù)處置功能。其他語(yǔ)言集成開(kāi)發(fā)指的是在其他語(yǔ)言如vc+、 visual 下挪用 envi 的功能。2.1 功能擴(kuò)展2.1.1 波段、波譜運(yùn)算與自概念功能擴(kuò)展 envi 的功能最簡(jiǎn)單的方式確實(shí)是利用波段和波譜運(yùn)算功能，通過(guò)該方式用戶(hù)能夠在波段和波譜運(yùn)算表達(dá)式對(duì)話(huà)框輸入運(yùn)算函

3、數(shù)進(jìn)行交互運(yùn)算。波段、波譜運(yùn)算功能的實(shí)現(xiàn)有兩種方式：數(shù)學(xué)表達(dá)式和波段、 波譜運(yùn)算函數(shù)。數(shù)學(xué)表達(dá)式：該方式充分利用idl 的數(shù)組處置能力，通過(guò)簡(jiǎn)單表達(dá)式輸入方式實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的功能。實(shí)例：兩圖像的波段b1 和 b2，波段 b1 中的云部份（以為象元值大于200為云）用波段 b2 的部份替代。實(shí)現(xiàn)的步驟1) 在 envi 主菜單下，選擇basic toolsband math， 在彈出的 bandmath界面中，在 enter an expresion里面輸入表達(dá)式2) 點(diǎn)擊 add to list 按鈕，然后在 previous band math expressions里面選擇輸入的表達(dá)式點(diǎn)擊ok。

4、3) 在彈出的界面當(dāng)選擇表達(dá)式中變量賦需要計(jì)算的波段。波段、波譜運(yùn)算函數(shù)編寫(xiě)波段運(yùn)算函數(shù)跟數(shù)學(xué)表達(dá)式相較，在操作上更靈活， 函數(shù)中能夠添加更多的操縱，如運(yùn)算中的錯(cuò)誤檢測(cè)等。函數(shù)的編寫(xiě)超級(jí)簡(jiǎn)單，同意輸入波段，處置數(shù)據(jù)，并返回結(jié)果。實(shí)例：以編寫(xiě)（ b1+b2）/ (b1-b2)功能為例，步驟如下1) 編寫(xiě)函數(shù)并保留; 函數(shù)定義為兩個(gè)輸入波段b1和b2以及一個(gè) check 關(guān)鍵字functionbm_ratio ,b1,b2,check=check ; 計(jì)算差值 den= float (b1)-b2 ; 如設(shè)置 check 關(guān)鍵字，檢查被0除問(wèn)題if (keyword_set(check) then

5、 ptr=where (den eq 0. ,count) $ else count= 0if (count gt 0) then den ptr= ; 繼續(xù)計(jì)算比率結(jié)果 result=(float (b1)+b2)/den if (count gt 0) then resultptr= ; 返回結(jié)果return ,result end2) 加載函數(shù)加載函數(shù)的方式有兩種。注意的是不同的文件需要注意下利用環(huán)境，假設(shè)是 sav文件，啟動(dòng) envi 或 envi+idl都可，但假設(shè)是 pro 文件，必需要啟動(dòng) envi+idl 。（1）直接編譯文件，在envi 的主菜單下，選擇 file compi

6、le idl module，選擇 pro 或 sav文件進(jìn)行編譯；（2）把或 sav文件放入 envi 安裝目錄下的 . envi46save_add下，重啟 envi 。3) 執(zhí)行函數(shù)在 envi 主菜單下，選擇 basic toolsband math，在彈出的 bandmath界面中，在 enter an expresion里面輸入函數(shù)挪用點(diǎn)擊 ok 執(zhí)行。2.1.2 用戶(hù)自概念功能用戶(hù)自概念功能許諾用戶(hù)為envi 添加新功能并通過(guò)envi 菜單進(jìn)行訪問(wèn)。當(dāng)用戶(hù)通過(guò)菜單項(xiàng)選擇擇該函數(shù)對(duì)應(yīng)的菜單項(xiàng)時(shí)，將會(huì)執(zhí)行這些函數(shù)，就猶如envi 本身自帶的功能一樣。 分為兩個(gè)步驟， 一是編寫(xiě)功能代碼，

7、 二是修改菜單。1) 編寫(xiě)功能代碼用戶(hù)函數(shù)能夠是pro 或 sav，如是 pro 那么與一般的 idl 程序無(wú)任何區(qū)別， 用戶(hù)函數(shù)必需放入到envi 安裝目錄下的 save_add目錄中， 在 envi啟動(dòng)時(shí)用戶(hù)函數(shù)能夠被自動(dòng)編譯或恢復(fù)。用戶(hù)函數(shù)pro 代碼能夠隨時(shí)進(jìn)行修改， envi 只需從頭編譯函數(shù)而不需要重啟。2) menu 文件修改envi 的菜單文件在系統(tǒng)中途徑為ittidlxxproductsenvixxmenu ，利用記事本就能夠打開(kāi)。文件頂部有些介紹的注釋文本，然后確實(shí)是文件的結(jié)構(gòu)：前面以 ;開(kāi)頭的是注釋文本，后面是菜單概念。菜單概念每一行開(kāi)始的數(shù)據(jù)概念了菜單項(xiàng)的層次。0 表示

8、最頂層， 1 表示一級(jí)子菜單， 2 表示二級(jí)子菜單，如此類(lèi)推。以 1級(jí)菜單為例說(shuō)下內(nèi)容概念：open image file概念了顯示在菜單上的內(nèi)容。open envi file 概念了為菜單項(xiàng)所賦給的用戶(hù)值，在處置多個(gè)菜單項(xiàng)時(shí)有效。envi_menu_event概念了菜單項(xiàng)事件處置程序的名稱(chēng)。修改保留該文件然后重啟envi 即可。3) 函數(shù)修改envi 提供函數(shù) envi_define_menu_button來(lái)實(shí)現(xiàn)菜單的程序添加。用法如下：功能函數(shù)名稱(chēng)為my_function,event，成立一進(jìn)程pro my_function_define_buttons, buttoninfo，添加工作在

9、那個(gè)進(jìn)程中完成。envi_define_menu_button的挪用格式如下：envi_define_menu_button, buttoninfo , /, = string, /, =string, =long integer or string , = long integer , = variable , =string , =0 | 1 | -1 , /, =string關(guān)鍵字說(shuō)明：display-是創(chuàng)建在主菜單仍是顯示菜單；value - 菜單的顯示信息；uvalue 菜單的 uvalue event_pro-程序事件名稱(chēng)；menu- 是不是為菜單ref_index- 若 ref_

10、value 不唯一那么可用此來(lái)設(shè)置；ref_value - 已存在菜單名；sibling - 是不是創(chuàng)建同級(jí)菜單。4) 實(shí)例編寫(xiě) landsat-7 etm+的單影像去條帶補(bǔ)丁背景： 由于 landsat-7 etm+機(jī)載掃描行校正器 (slc) 故障致使 2003 年 5 月 31 日以后獲取的圖像顯現(xiàn)了數(shù)據(jù)條帶丟失，見(jiàn)以下圖。嚴(yán)峻阻礙了landsat etm 遙感影像的利用。針對(duì)該現(xiàn)象，實(shí)現(xiàn)一個(gè)對(duì)該傳感器進(jìn)行去條帶的補(bǔ)丁。分析：由于數(shù)據(jù)中包括有同名的掩膜文件，該掩膜文件可將條帶完全覆蓋。基于此那么程序?qū)崿F(xiàn)的時(shí)候只需依照掩膜文件進(jìn)行判定即可，而無(wú)需再依照數(shù)據(jù)值進(jìn)行。條帶部份數(shù)據(jù)的填充方式采取

11、條帶兩邊數(shù)據(jù)線性插值，盡管有些地址數(shù)據(jù)有些失真，該方式是速度比較快的容易實(shí)現(xiàn)方式。代碼編寫(xiě)：依照前面的分析，代碼函數(shù)名及功能如下。tm_destripe：主函數(shù)，數(shù)據(jù)的讀取、挪用條帶去除功能及存儲(chǔ)；tm_destripe_define_buttons ：創(chuàng)建 envi 主菜單按鈕；stripfill ：條帶數(shù)據(jù)的賦值填充；pro tm_destripe, event ;讀取掩膜數(shù)據(jù)maskdata= float(envi_get_data(fid= m_fid,dims= dims,pos = 0) ;波段循環(huán)for bandidx =0,n_elements(pos)-1 do begin

12、;讀取原數(shù)據(jù)oridata = float(envi_get_data(fid= fid,dims= dims,pos = posbandidx) resdata = oridata ;列循環(huán)for i=0, ns-1 do begin envi_report_sta t, reportbase, bandidx*(ns+1)+i, n_elements(pos)*(ns+1), cancel=cancel if cancel eq 1 then break ;獲取 0 索引部分zeroidx = where(maskdatai,* eq 0) ;處理resdatai,* = stripfil

13、l (oridatai,*, zeroidx,ns) endfor ;進(jìn)度條end;添加菜單pro tm_destripe_define_buttons, buttoninfo envi_define_menu_button, buttoninfo, value = landsat-7 etm+ destripe, $ uvalue=landsat-7 etm+ destripe(改進(jìn) ), event_pro=tm_destripe, $ ref_value = destripe, $ position = after endfunction stripfill,data, zeroidx,

14、nlength num = n_elements(zeroidx) ;返回結(jié)果數(shù)據(jù)rdata = data startidx = 0 for i=0,num-2 do begin ;當(dāng)不等于1 的時(shí)候if (zeroidxi+1 - zeroidxi) gt 1 then begin endidx = i if startidx ne 0 then begin ;兩方向存在數(shù)據(jù)if zeroidxendidx ne nlength-1 then begin sdata = datazeroidxstartidx-1*1. edata = datazeroidxendidx+1*1. index

15、 = findgen(zeroidxendidx+1-zeroidxstartidx+1+1)0)/(zeroidxendidx+1-zeroidxstartidx+1+1)0 ;格網(wǎng)式插值并平滑rdatazeroidxstartidx-1:zeroidxendidx+1 =smooth(interpolate(sdata,edata,index, /grid),2) endif endif startidx =i+1 endif endfor return,rdata end程序運(yùn)行將 pro或生成的 sav放在save_add 目錄下， 重啟 envi+idl 或envi ， 在basic

16、 toolspreprocessing general purpose utilities 下會(huì)自顯現(xiàn) landsat-7 etm+ destripe 功能菜單，如圖。處置后結(jié)果對(duì)條帶數(shù)據(jù)進(jìn)行處置后，關(guān)聯(lián)顯示后可發(fā)覺(jué)，條帶去除成效很明顯。2.2系統(tǒng)開(kāi)發(fā)系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式是離開(kāi)envi 主界面的程序運(yùn)行方式， 充分利用了 idl 語(yǔ)言的快速、簡(jiǎn)單等特點(diǎn)，能夠輕松、方便的實(shí)現(xiàn)批處置數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換等功能。系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式與 envi 下的利用不同，需要進(jìn)行該模式的初始化，在系統(tǒng)關(guān)閉時(shí)需要對(duì)模式進(jìn)行關(guān)閉。 實(shí)現(xiàn)起來(lái)比較簡(jiǎn)單， 初始化和關(guān)閉就下面函數(shù)中的幾行代碼。;初始化 envi 系統(tǒng)開(kāi)發(fā)模式envi,/restor

17、e_base_save_files envi_batch_init,log_file= ;關(guān)閉 envi 批處理模式envi_batch_exit實(shí)例：批量將多個(gè)多波段數(shù)據(jù)的3、二、 1 波段存為三通道的tif 文件，假設(shè)數(shù)據(jù)波段少于三那么全數(shù)存儲(chǔ)。分析：實(shí)現(xiàn)如此的功能批處置模式最符合要求，因需求中波段固定3、二、1，故讀取數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)tif 文件函數(shù)都可挪用envi 的函數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。代碼編寫(xiě)：分兩部份，一是界面構(gòu)建與交互處置，二是數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)功能。界臉部份：tlb = widget_base(mbar= mbar, $ /column , $ title = 批處理轉(zhuǎn)換為tiff, $ space

18、 = 0 , xpad = 0, ypad = 0 , $ /tlb_kill_request_events, $ tlb_frame_attr = 1, map = 0) ;創(chuàng)建菜單fmenu = widget_button(mbar, value =文件 ,/menu) fexit = widget_button(fmenu, value = 退出 , $ uname = exit,/sep) hmenu = widget_button(mbar, value =幫助 ,/menu) hhelp = widget_button(hmenu, value = 關(guān)于 , $ uname = a

19、bout,/sep) ;上面的輸入base winputbase = widget_base(tlb, $ xsize =sz0, /column) ;下面的輸出base woutputbase = widget_base(tlb, $ /row,xsize =sz0) ;中間的參數(shù)base wsetbase = widget_base(tlb, $ xsize =sz0, /row) wbutton = widget_button(winputbase,value =打開(kāi)數(shù)據(jù)文件, $ uname = open) wlist = widget_list(winputbase, $ ysize

20、 = sz1/(2*15),$ xsize = sz0/8) ; values = 源文件路徑 , $ 另選擇路徑 bgroup = cw_bgroup(woutputbase, values, $ /row, /exclusive, $ ;label_top= 輸出路徑 , $ /no_release, set_value=1, $ uname = filepathsele, $ /frame) outpath = widget_text(woutputbase, $ value = , $ xsize =35, $ /editable, $ uname = outroot) wsele =

21、 widget_button(woutputbase, $ value =選擇路徑 , $ uname =selepath) wbutton = widget_button(wsetbase,$ value =存為 tiff, $ uname = tiff)功能部份代碼;文件信息envi_file_query , fid, dims=dims, nb=nb,bnames = bnames ; 如果波段小于3 個(gè)if nb le 3 then begin bandlist = indgen(nb) endif else begin bandlist = 3,2,1 ; endelse ;存儲(chǔ) t

22、iff 文件envi_output_to_external_format,fid = fid,$ dims = dims, out_name=out_name,pos = bandlist, $ out_bname=bnamesbandlist,/tiff運(yùn)行主界面2.3 集成開(kāi)發(fā)集成開(kāi)發(fā)指的是在其他語(yǔ)言如vc+、visual 下挪用 envi 的功能。這種開(kāi)發(fā)實(shí)現(xiàn)的方式跟idl 的集成開(kāi)發(fā)一致， 只是在功能方式編寫(xiě)的時(shí)候采納的envi的系統(tǒng)開(kāi)發(fā)的形式，能夠通過(guò)下面幾種方式進(jìn)行。callable 技術(shù)envi/idl函數(shù)能夠作為動(dòng)態(tài)鏈接庫(kù)被外部程序挪用啟動(dòng)，稱(chēng)之為callable idl 技術(shù)

23、。利用 callable idl 技術(shù)，外部程序能夠像在idl 環(huán)境中一樣執(zhí)行idl 的代碼。下面以 visual c+ 為例，實(shí)現(xiàn)挪用envi 或 idl 函數(shù)的要緊步驟：1.成立 vc 的 mfc 工程，添加 ittidl70externalinclude的頭文件；2.工程 設(shè)置 連接中的對(duì)象/庫(kù)模塊中添加；3.工具 選項(xiàng) 目錄中的library files 添加 idl 的安裝途徑；4.我的電腦右鍵屬性 高級(jí) 環(huán)境變量系統(tǒng)變量path 中添加idl的安裝途徑；5.idl 初始化執(zhí)行代碼“ idl_win32init(0,handle,null,0)”；6.執(zhí)行 idl 的命令語(yǔ)句用“ i

24、dl_executestr(“ * ” ) ”；7.退出時(shí)清除idl 挪用命令： “ idl_cleanup(true)”。idldrawwidget 跟 callable 技術(shù)類(lèi)似， idldrawwidget技術(shù)，能夠?qū)nvi/idl函數(shù)作為com 組件被外部程序挪用啟動(dòng)。以c#為例，該方式挪用envi/idl函數(shù)的步驟：1.成立一個(gè)windows 應(yīng)用程序；2.在工具箱上右鍵選擇項(xiàng) com 組件選中 idldrawwidget control 并拖動(dòng)控件到窗體上；3.設(shè)定 idl 庫(kù)文件目錄；4.初始化 idl 控件： n = (int) ；5. ( “ * ”)；執(zhí)行 idl 命令。

25、對(duì)象導(dǎo)出利用對(duì)象導(dǎo)出向?qū)軌驅(qū)nvi 或 idl 的功能添加到其他應(yīng)用軟件中，該種模式能夠很容易地將envi 或 idl 對(duì)象輸出到j(luò)ava 和 com 環(huán)境，進(jìn)而直接縮短接口開(kāi)發(fā)時(shí)刻。能夠?qū)С?envi 或 idl 的 pro 文件或 sav 文件， java 和 com 的實(shí)現(xiàn)步驟大體類(lèi)似。導(dǎo)出 java 對(duì)象1在導(dǎo)出對(duì)象概念的進(jìn)程后加_ define(以類(lèi)的形式 )；2在 idl 命令行中輸入idlexbr_assistant 回車(chē)打開(kāi)對(duì)象輸出向?qū)В?file new project java選擇要輸出的* 或*文件加載進(jìn)輸出向?qū)В?設(shè)置對(duì)象要輸出的進(jìn)程、函數(shù)及其參數(shù)；5保留工程fil

26、e save project；6編譯輸出對(duì)象build build object ；7生成 *.java 和*.class 文件。導(dǎo)出 com 組件1在導(dǎo)出對(duì)象概念的進(jìn)程后加_ define(以類(lèi)的形式 )；2我 的電腦右鍵屬性 高級(jí) 環(huán)境變量 系統(tǒng) 變量path 中 添加： c:program filesmicrosoft visual studio 8common7ide；3在 idl 命令行中輸入idlexbr_assistant 回車(chē)打開(kāi)對(duì)象輸出助手；4file new project com 選擇要輸出的*或*文件加載進(jìn)輸出向?qū)В?設(shè)置對(duì)象要輸出的進(jìn)程、函數(shù)及其參數(shù)；6保留工程fil

27、e save project；7編譯輸出對(duì)象build build object ；8生成 *.dll 和*.tlb 文件 (或*.ocx 和*.tlb) ；9在運(yùn)行頂用regsvr32 對(duì) dll（ocx）注冊(cè)。實(shí)例：以 com 組件的方式實(shí)現(xiàn) 2005 下 envi 非監(jiān)督分類(lèi)方式的功能挪用。第一編寫(xiě) idl 代碼實(shí)現(xiàn)非監(jiān)督分類(lèi)的方式代碼; iso mean 分類(lèi)算法function usingenvi:iso, inputfile,out_name compile_opt idl2 envi_open_file , inputfile, r_fid=fid if (fid eq - 1)

28、 thenbegin self-quitreturn , 0endifenvi_file_query , fid, dims=dims, nb=nb pos = lindgen (nb) envi_doit, class_doit , $ dims=dims, $ fid=fid, $ method= 4, $ ;| isodata (unsupervised) out_name=out_name, $ pos=pos, $ ; iterations=1, $ ; 迭代次數(shù) change_thresh=, $ ; iso_merge_dist= 5, $ iso_merge_pairs= 2,

29、 $ iso_min_pixels=1, $ iso_split_std=iso_split_std, $ ; 此參數(shù)不必須 min_classes= 5, $ num_classes=10return , 1end; k-meanfunction usingenvi:kmean, inputfile,out_name compile_opt idl2 envi_open_file , inputfile, r_fid=fidif (fid eq - 1) thenbegin self-quitreturn , 0endif; get the spatial dimensions and #

30、of bands; for the input file.;envi_file_query , fid, dims=dims, nb=nb ; set the pos to classify all; data (spectrally) in the file. ; pos = lindgen (nb) envi_doit, class_doit , $ dims=dims, $ fid=fid, $ method= 7, $ ;| k-means (unsupervised) out_name=out_name, $ pos=pos, $ ; iterations=1, $ ; 迭代次數(shù) change_thresh=, $ ; num_classes=5return , 1end; initialize envi and send all errorsfunction usingenvi:startenvi envi, /restore_base_save_files ;envi_batch_init, log_file=return , 1end; exit envi