遙感數(shù)字圖像處理教程實習(xí)報告

1、數(shù)字圖像處理課程實習(xí)報告（ 2011 - 2012學(xué)年 第 1 學(xué)期）專業(yè)班級：地信09-1班姓 名： 梁二鵬學(xué) 號：4指導(dǎo)老師： 劉春國-實習(xí)成績：教師評語：教師簽名：年 月 日實習(xí)一： 圖像彩色合成實習(xí)一、實驗?zāi)康脑趯W(xué)習(xí)遙感數(shù)字圖像彩色合成基礎(chǔ)上，應(yīng)用所學(xué)知識，基于遙感圖像處理軟件ENVI進行遙感數(shù)字圖像彩色合成。二、實驗內(nèi)容彩色合成：利用TM圖像can_tmr.img，實現(xiàn)灰度圖像的密度分割、多波段圖像的真彩色合成、假彩色合成和標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成。三、實驗步驟1、顯示灰度圖像主要步驟：1、 打開ENVI4.7,單擊FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在彈出

2、的對話框中選擇can_tmr.img文件，單擊打開。2、 在可用波段列表對話框中，選中某一波段圖像，選中g(shù)ray scale單選按鈕，單擊LOAD BAND按鈕，顯示一幅灰度圖像。3、 在可用波段列表對話框中，選擇其他某一波段圖像，進行顯示。4、 利用可用波段列表中的display按鈕，同時有多個窗口顯示多個波段圖像。5、 鏈接顯示。利用圖像窗口tool菜單下的link子菜單link display實現(xiàn)多圖像的鏈接顯示。如圖所示：紅色方框。6、 使用tool菜單下的Cursor Location/value和pixel Locator功能在確定像素的值和位置。2、偽彩色合成的主要步驟：1、 打

3、開ENVI4.7,單擊FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在彈出的對話框中選擇can_tmr.img 文件，單擊打開。2、 在可用波段列表對話框中，選中g(shù)ray scale單選按鈕，單擊LOAD BAND按鈕3、 在#1 TM BAND1:CAN_TMR.IMG對話框中，單擊菜單欄上的OVERLAY菜單，在下拉菜單中選擇DENSITY SLICE按鈕，在彈出的對話框中選擇任意一個波段名稱，4、 在彈出的對話框中顯示系統(tǒng)默認(rèn)的密度分割，通過定義MIN和max的值可以定義需要分割的密度范圍，通過EDIT RANGE ,deleted range，clear ra

4、nges三個按鈕可以對默認(rèn)的分割進行修改，待修改完畢后，單擊APPLY按鈕，即可顯示修改后的效果。3、真彩色合成的主要步驟：1、打開ENVI4.7,單擊FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在彈出的對話框中選擇can_tmr.img 文件，單擊打開。 2、在打開的可用波段列表對話框中，選擇RGB color單選按鈕，依次單擊選中第三波段名稱，第二波段名稱，第一波段名稱，然后點擊 load band按鈕，圖像顯示的效果為真彩色合成的后的效果。4、假彩色合成和標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成的主要步驟：1、單擊選中第四波段名稱，第三波段名稱，第二波段名稱，然后點擊 load ban

5、d按鈕，圖像顯示的效果為標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成的后的效果。2、利用其他的三個波段進行彩色合成，觀察顯示效果，如圖所示。四、實習(xí)體會：第一次接觸遙感數(shù)字圖像處理軟件，面對ENVI的簡介菜單，剛開始很不適應(yīng)，但是通過接觸才發(fā)現(xiàn)，操作界面簡單，但是其功能卻不簡單。在本次的上機實驗中，首先通過加載不同的波段，得到不同的圖像，通過對不同波段的圖像的對比，進一步了解。波段與圖像的關(guān)系。并通過使用tool菜單下的Cursor Location/value和pixel Locator功能可以確定像素的值和位置。在偽彩色合成的實驗過程中，通過對實驗的操作，對書本上關(guān)于偽彩色合成的知識有了更深刻地了解。并按照偽彩色合成的

6、操作步驟進行了假彩色合成和標(biāo)準(zhǔn)假彩色合成得實驗，驗證了書本上得理論。雖然對ENVI這款軟件的其他功能還不是太了解，但是，僅僅就是今天的實驗，就讓我看到了ENVI這款軟件功能的強大。實習(xí)二：灰度變換實習(xí)一、實驗?zāi)康脑趯W(xué)習(xí)遙感數(shù)字圖像灰度變換理論基礎(chǔ)上，應(yīng)用所學(xué)知識，基于遙感圖像處理軟件ENVI進行圖像灰度變換。二、實驗內(nèi)容灰度變換：利用TM圖像can_tmr.img，實現(xiàn)灰度線性拉伸、分段線性拉伸，均衡化和直方圖規(guī)定化處理。三、操作步驟1、顯示圖像基本統(tǒng)計信息及灰度拉伸處理的主要步驟：1、打開ENVI4.7,單擊FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在彈出的對話

7、框中選擇can_tmr.img 文件，單擊打開。2、在可利用波段列表對話框中，選擇GRAY scale單選按鈕，單擊LOAD BAND按鈕，觀察圖像顯示效果。3、觀察圖像統(tǒng)計信息：利用主菜單Basic tools的statistics菜單，分析如何實現(xiàn)空間子集與光譜子集的統(tǒng)計信息的。觀察圖像統(tǒng)計信息及其直方圖。4、在彈出的圖像的主菜單上單擊ENHANCE菜單，在下拉菜單中選擇INTERECTIVE STRETCHING菜單，在彈出的對話框的主菜單上單擊STRETCH_TYPE菜單。5、單擊linear，再在STRETCH對應(yīng)的兩個文本框中輸入需要拉伸的范圍，然后單擊對話框上的APPLY按鈕，圖

8、像顯示為線性拉伸后的效果。（同理可得其他拉伸方式下的圖像，STRETCH_TYPE菜單中的子菜單的意義分別為：線性拉伸，分段線性拉伸，高斯拉伸，均衡化，平方根非線性拉伸，任意拉伸，使用者定義的LUT拉伸。） 線性拉伸，使用數(shù)據(jù)的最小值和最大值執(zhí)行線性對比度拉伸。如圖所示： 分段線性拉伸：通過使用鼠標(biāo)在輸入直方圖中放置幾個點交互地限定，各點之間的部分采用線性拉伸。如圖所示： 高斯拉伸：使用均值127和對應(yīng)于0255的以正負(fù)3為標(biāo)準(zhǔn)差的值進行拉伸。可以改變標(biāo)準(zhǔn)差的大小。如圖所示： 平方根對比度拉伸：計算輸入直方圖的平方根，應(yīng)用線性拉伸。如圖所示： 自定義對比度拉伸（任意拉伸）：在輸出直方圖的頂部繪

9、制任何形狀的直方圖。如圖所示：2、直方圖均衡化處理的主要步驟：1、打開ENVI4.7,單擊FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在彈出的對話框中選擇can_tmr.img 文件，單擊打開。2、在打開的可用波段列表對話框中，選中一個波段，選擇gray scale單選按鈕，然后點擊 load band按鈕，3、在打開的圖像的主菜單上單擊enhance菜單，在下拉菜單中單擊imageequalization子菜單，圖像顯示的為對應(yīng)的均衡化處理后的效果?；蛘呃肐NTERECTIVE STRETCHING菜單中的equalization功能。3、直方圖匹配處理的主要步

10、驟：1、打開ENVI4.7,單擊FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在彈出的對話框中選擇can_tmr.img 文件，單擊打開。2、在可利用波段列表對話框中，選中任一波段選擇GRAY scale單選按鈕，單擊LOAD BAND按鈕，在可利用波段列表對話框中，選中任一波段，單擊DISPLAY按鈕，在彈出的下拉選項中選擇NEW DISPLAY選項。如上圖所示。3、從想更改直方圖的圖像（如“第一波段圖像”）中，選擇EnhanceHistogram Matching-Match To選擇想匹配直方圖的圖像“Display#2” -“OK”4、直方圖匹配處理后的圖像如

11、圖所示：四、實驗體會：通過本次實驗使我深深體會到，無論是什么實驗。在做實驗前，一定要將課本上的知識吃透，因為這是做實驗的基礎(chǔ)，否則，在做實驗的時候，最然有操作步驟，知道該區(qū)干些什么，但是，僅僅就按照實驗步驟去做實驗，而不去思考的話，那么久失去了實驗的最初目的。例如在這次的灰度變化的試驗中，因為對拉伸概念的不理解，對拉伸得到的圖像也是一知半解。不知道正確與否。更不用去說去對線性拉伸，分段線性拉伸，高斯拉伸，均衡化，平方根非線性拉伸，任意拉伸，使用者定義的LUT拉伸等不同拉伸得到的去性進行對比了。在這次試驗中仍然有了很多的收獲，通過對不同灰度變換方法的逐個實驗，在老師及同學(xué)的幫助下，對線性拉伸、分

12、段線性拉伸，均衡化和直方圖規(guī)定化處理這幾種方法有 了進一步的了解。實驗三 大氣校正操作一、實驗?zāi)康母鶕?jù)遙感數(shù)字圖像輻射校正理論，基于遙感圖像處理軟件ENVI進行遙感數(shù)字圖像輻射校正處理。二、實驗內(nèi)容實驗數(shù)據(jù)：TM多波段圖像L的空間子集。內(nèi)部平均法：基于內(nèi)部平均法原理對多波段圖像進行輻射校正。平場域法：基于平場域法原理對多波段圖像進行輻射校正。三、操作步驟1、IAR內(nèi)部平均發(fā)射率校正方法主要步驟：1、 操作：envi主菜單：fileOPEN IMAGE FILE,在彈出的對話框中選擇文件“L”，單擊打開按鈕。顯示如圖：2、 在ENVI4.7主菜單中單擊BASIC TOOLSPREPROCESSI

13、NGCALIBRATION UTILITIESIARREFNCE，彈出如圖對話框： 3、 中點擊“L“文件名，單擊SPECTRAL SUBSET按鈕，在彈出的對話框中選擇第一波段，單擊“OK”按鈕4、在上一級對話框中單擊”SPATIAL SUBSET”按鈕，在彈出的對話框中單擊img按鈕，5、 在彈出的對話框中samples和lines值都輸入1100，單擊OK按鈕，在上一級對話框中單擊OK按鈕，之后再在更上一級對話框中單擊OK按鈕。6、在彈出的對話框中,選中MEMORY，選按鈕，單擊OK，如圖：在可利用波段列表對話框 選擇波段一，然后在新窗口中載入圖像，再選擇處理后在內(nèi)存中存儲的文件名，在新

14、窗口中載入圖像。對比顯示效果如圖所示：7、在二號圖像窗口中單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇LINK DISPALYS選項，在彈出LinkDisplays對話框： 8、在對話框中選擇需要連接的圖像，本例選擇一號、二號和三號號圖像的連接。在二號窗口中任意位置單擊鼠標(biāo)左鍵，對照一號窗口所選區(qū)域觀察在三號窗口中經(jīng)過處理后的效果。2、平場域法主要步驟：1、 操作：1.envi主菜單：fileOPEN IMAGE FILE,在彈出的對話框中選擇文件“L”，單擊打開按鈕。顯示如圖：2、 選中“L”文件名。單擊LOAD BAND按鈕，在彈出的圖像顯示窗口。3、 單擊相應(yīng)菜單項，TOOLSREGION OF I

15、NTERESTROI TOOL,然后彈出對話框，如下圖。4、 在該主菜單中單擊ROI_TYPERECTANGLE（或者其他圖形，如多邊形）。然后單擊WINDOW選項組中的Zoom（或者image，SCROLL）單選按鈕。用以生成一個ROI區(qū)域。5、 在#1Zoom圖像顯示窗口中繪制一個多邊形，表示一個光譜變化平坦的區(qū)域，在繪出的窗口中單擊右鍵確認(rèn)窗口，如圖所示：6、ENVI4.7的主菜單中單擊BASIC TOOLSPREPROCESSINGCALIBRATION UTILITIESFLAT FIELD，在彈出的對話框中點擊“L”文件名，單擊SPECTRAL SUBSET按鈕，7、在彈出的對話框

16、中選擇第一波段，單擊“OK”按鈕，在上一級對話框中單擊”O(jiān)K”按鈕，在彈出的對話框中單擊文件名稱“REGION #1 RED POINTS”,選中MEMORY單選按鈕，單擊OK8、在彈出的對話框中，選中MEMORY單選按鈕9、在可利用波段列表對話框 選擇波段一，然后在新窗口中載入圖像，再選擇處理后在內(nèi)存中存儲的文件名，在新傳口中載入圖像。在二號圖像窗口中單擊右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇LINK DISPALYS選項，在彈出的對話框中選擇需要連接的圖像10、在二號窗口中任意位置單擊鼠標(biāo)左鍵，對照二號窗口所選區(qū)域觀察在三號窗口中經(jīng)過處理后的效果四、實現(xiàn)體會本次上機實驗主要做的時大氣校正操作。在這里

17、我們用了兩種方法：內(nèi)部平均法：基于內(nèi)部平均法原理對多波段圖像進行輻射校正。平場域法：基于平場域法原理對多波段圖像進行輻射校正。雖然對這兩種方法不是太了解。但是通過對實驗的操作，對內(nèi)部平均法和平常域法有了更深刻地了解，這也正是我們要進行試驗的主要目的。通過實驗，加深對課本知識的理解，而課本知識則是對實驗的理論支撐，二者相輔相成，缺一不可。本次試驗的一個最最要的感受就是在今后的學(xué)習(xí)工作中，加強對一些專業(yè)英語的學(xué)習(xí)。地信專業(yè)目前所應(yīng)用的軟件基本上國外版本的，雖然可以通過經(jīng)常的操作來達到熟練操作的目的。但是我認(rèn)為為了能夠更好地應(yīng)用它們，學(xué)習(xí)一些專業(yè)英語是刻不容緩的。實習(xí)四：多波段圖像變換一、實驗?zāi)康脑?/p>

18、學(xué)習(xí)遙感數(shù)字圖像變換理論基礎(chǔ)上，應(yīng)用所學(xué)知識，基于遙感圖像處理軟件ENVI進行遙感數(shù)字圖像多波段變換。二、實驗內(nèi)容實驗數(shù)據(jù)：TM多波段圖像L的空間子集。利用TM圖像L.img空間子集圖像，實現(xiàn)RGB到HSV彩色變換及其逆變換、HSV圖像的飽和度拉伸和強度拉伸處理。實現(xiàn)主成分變換處理。三、操作步驟1、RGB 到 HSV變換的主要步驟：1、打開ENVI4.7,單擊FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在彈出的對話框中選擇L文件，單擊打開。2、選擇Transforms Color Transforms RGB to HSV。當(dāng)出現(xiàn)RGB to HSV Input 對

19、話框時，依次單擊4、3、2波段名稱。之后單擊OK按鈕3、將出現(xiàn)RGB to HSV Parameters 對話框。選擇輸出到“File”。單擊CHOOSE按鈕，在桌面上建立文件名為10的文件。4、點擊“OK”開始處理。將出現(xiàn)一個狀態(tài)窗口顯示處理進程。5、當(dāng)正向變換完畢后，HSV 名稱10將被導(dǎo)入到可用波段列表中，并用標(biāo)準(zhǔn)ENVI灰階或RGB 彩色合成方法顯示。2、從HSV到RGB的主要步驟：1、打開ENVI4.7,單擊FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在彈出的對話框中選擇上次實驗建立的文件名為10的文件。單擊打開。2、在主菜單上選擇Transforms C

20、olor Transforms HSV to RGB。彈出下列對話框依次單擊HUE、sat、val波段名稱，完畢之后，單擊OK按鈕。3、在彈出的對話框中，選中memory單選按鈕，單擊OK按鈕。4、在彈出的對話框中，選中memory單選按鈕，單擊OK按鈕。5、此時可利用波段列表如圖所示：6、選中MEMORY1文件名，裝載圖像，顯示效果。3、HSV飽和度拉伸主要步驟：1、打開ENVI4.7,單擊FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在彈出的對話框中選擇上次實驗建立的文件名為10的文件。單擊打開。2、在可利用波段列表中，右擊sat波段，選擇在新列表中裝載圖像。在#

21、1號圖像顯示窗口的菜單欄中選擇enhanceINTERACTIVE STRETCHING彈出如下對話框：3、單擊該對話框菜單欄中的STRETCH菜單，在下拉菜單中選擇線性拉伸。4、對飽和度圖像進行拉伸處理。 5、此時可利用波段列表顯示如圖：單擊RGB COLOR單選按鈕。依次點擊HUE 、STRETCH、VAL文件名，此時可利用波段列表中顯示如圖：6、單擊LOAD RGB按鈕，處理后的影像顯示效果如圖：4、HSV亮度拉伸主要步驟：1、 打開ENVI4.7,單擊FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在彈出的對話框中選擇上次實驗建立的文件名為10的文件。單擊打開。

22、2、 在可利用波段列表中，右擊VAL波段，選擇在新列表中裝載圖像。3、 在#1號圖像顯示窗口的菜單欄中選擇enhanceINTERACTIVE STRETCHING彈出如下對話框：單擊該對話框菜單欄中的STRETCH菜單，在下拉菜單中選擇線性拉伸。4、對亮度圖像拉伸處理。5、此時可利用波段列表顯示如圖：6、單擊RGB COLOR單選按鈕。依次點擊HUE 、SAT、STRETCH文件名，此時可利用波段列表中顯示如圖：7、單擊LOAD RGB按鈕，處理后的影像顯示效果如圖：5、主成分變換主要步驟：1、打開ENVI4.7,單擊FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在

23、彈出的對話框中選擇L文件，單擊打開。2、在主菜單上選擇Transforms Principal componentsForward PC rotationcompute new statistics and rotate。彈出Principal components輸入對話框，選擇OK.3、在Forward PC parameters對話框根據(jù)提示統(tǒng)計文件以及圖像文件。分析各個參數(shù)的含義，選擇OK。得到各主成分圖像。四、實驗體會：本次實驗為多波段圖像變換，這是一個非常重要的實驗，因此，本次試驗的實驗量也是非常大，但是通過分析我們可以知道，由RGB 到 HSV變換和有HSV到RGB的變換在實驗步

24、驟上有很大一部分的操作室相同的，這不僅僅可以提高我們的實驗效率，同時也可以通過對這兩個不同變換的相同和不同處進行比較，進一步加深對他們的理解，同時比較記憶也增強了記憶。不僅如此，HSV飽和度拉伸和HSV亮度拉伸也是有相同和不同的方面。通過對比試驗，對比記憶，很快就完成了實驗內(nèi)容。通過本次試驗，不僅掌握了實驗要求的內(nèi)容，而且也學(xué)習(xí)到了一種更加有效的學(xué)習(xí)方法?？偟膩碚f，收獲很大。實習(xí)五： 圖像濾波一、實驗?zāi)康脑趯W(xué)習(xí)遙感數(shù)字圖像濾波方法基礎(chǔ)上，基于遙感圖像處理軟件ENVI進行遙感數(shù)字圖像濾波處理。二、實驗內(nèi)容實驗數(shù)據(jù)：TM多波段圖像L的空間子集。濾波處理：利用TM圖像L.img空間子集圖像，實現(xiàn)高通

25、、低通、中值、拉普拉斯、方向、sobel和Roberts等圖像濾波處理。三、操作步驟1、在IMAGE DISLAY窗口進行濾波處理的主要步驟：1、打開ENVI4.7,單擊FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在彈出的對話框中選擇L文件，單擊打開。2、在可利用波段列表對話框中單擊load band按鈕，再單擊DISPLAY #1按鈕，在下拉菜單中選擇NEW DISPLAY子菜單，再單擊LOAD BAND按鈕，在一號圖像IMAGE窗口中右擊，在彈出的快捷菜單中選擇link display選項，然后在一號和二號窗口建立連接，單擊OK按鈕。3、將窗口圖像定位在如圖顯示

26、區(qū)，在二號IMAGE窗口主菜單中分別選擇enhanceFILTER SHARPEN18、SHARPEN14、SHARPEN10、smooth3*3、smooth5*5、median3*3、median5*5（依次對應(yīng)銳化、平滑和中值濾波）。觀察不同處理后圖像顯示的效果的差別。銳化后效果如圖所示：平滑后效果如圖所示：中值濾波后效果如圖所示：2、基于濾波菜單進行濾波處理的主要步驟：1、打開ENVI4.7,單擊FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在彈出的對話框中選擇L文件，單擊打開。2、在主菜單上選擇Filter Convolutions and Morpholo

27、gy。將出現(xiàn)Convolutions and Morphology Tool 對話框。3、選擇Convolution 濾波器類型（濾波類型有：高通、低通、拉普拉斯、方向、高斯高通、高斯低通、中值、Sobel、Roberts、用戶自定義濾波）。選擇Option Square Kernel，使Square Kernel為非選中狀態(tài)。在“Image Add Back(0-100%)”文本框中，輸入一個加回值（add back）值。將原始圖像中的一部分“加回”到卷積濾波結(jié)果圖像上有助于保持圖像的空間連續(xù)性，“加回”值是原始圖像在結(jié)果輸出圖像中所占的百分比。單擊QUICK APPLY按鈕觀觀察顯示效果。

28、如圖所示：四、實驗體會：本次上機實驗，實驗的主要內(nèi)容是圖像濾波，圖像濾波是一種圖像增強方法，通過濾波，可以突出圖像的某些信息，抑制其他無關(guān)信息，其中圖像平滑和圖像銳化的概念我們在一些圖像處理軟件中如Photoshop中也接觸過，那么Photoshop中的平滑和銳化與遙感圖像處理中的平滑和銳化有什么區(qū)相同和不同呢？帶著這個問題，我們開始本次實驗。通過對書本知識的回顧，我們知道圖像平滑主要是為了抑制圖像中的噪聲，改善圖像質(zhì)量的一種處理。而圖像銳化是突出圖像中的地物邊緣、輪廓或線狀目標(biāo)，也成為邊緣增強處理。由此我們可以想象得到平滑和銳化的不同。而通過實驗我們也驗證了我們的猜測：銳化的處理效果更傾向于

29、邊緣與輪廓，而平滑的對象則是整個圖像。通過本次試驗，我的個人感受是：在實驗的過程中我們要培養(yǎng)自己的獨立分析問題，和解決問題的能力。培養(yǎng)這種能力的前題是你對每次實驗的態(tài)度。只有抱著發(fā)現(xiàn)問題，解決問題的目的去實驗，我們才能收獲更多。而只是為了應(yīng)付而去做的實驗，只能是浪費自己的時間，浪費自己的精力的愚蠢行為。實習(xí)六 頻率域濾波一、實驗?zāi)康脑趯W(xué)習(xí)遙感數(shù)字圖像濾波方法基礎(chǔ)上，基于遙感圖像處理軟件ENVI進行數(shù)字圖像頻率域濾波處理。二、實驗內(nèi)容實驗數(shù)據(jù)：TM多波段圖像L的空間子集。濾波處理：利用TM圖像L.img空間子集圖像，實現(xiàn)圖像空域頻域變換及頻域圖像濾波處理。三、操作步驟1、打開ENVI4.7,單擊

30、FILE菜單，在下拉菜單中選擇open image file 選項，然后在彈出的對話框中選擇L文件，單擊打開。2、正向FFT濾波（1）選擇Filters FFT FilteringForward FFT。出現(xiàn)Forward FFT Input File對話框。 (2)選中文件，然后選擇感興趣的區(qū)域和感興趣的波段。（3）點擊“OK”。當(dāng)出現(xiàn)Forward FFT Parameters 對話框時，選擇輸出到“Memory”。（4）點擊“OK”開始FFT 計算。將出現(xiàn)一個狀態(tài)窗口，顯示操作進程。(5) 變換完畢后，輸出文件中的所有波段都被加載到可用波段列表中。3、定義FFT濾波器（1）單擊load band按鈕。（2）選擇Filters FFT