ENVI遙感影像處理.ppt

1、ENVI遙感影像處理,鄧文勝 湖北大學資源環(huán)境學院,2,專題一ENVI簡介,打開：開始程序ENVI4.4ENVI 加載一幅影像：fileOpen Image File進入文件夾文件（如can_tmr.img）再點擊Open,選擇波段4，單擊Gray Scale單擊Load Band,3,三個顯示窗口,1、滾動窗口（Scroll Window):顯示了經(jīng)重采樣后分辨率降低了的完整范圍的影像，可以用鼠標移動更新影像,2、主影像窗口（Image Window):以實際的分辨率（未經(jīng)重采樣）來顯示影像的某一部分，縮放控制矩形方框來指示縮放窗口中顯示的區(qū)域,3、縮放窗口（Zoom Window):,4,

2、使用對比度拉伸,在缺省狀態(tài)下，ENVI用2%的線性拉伸來顯示所有影像。 對比度拉伸：在主影像窗口中選擇Enhance，有6個選項；在列表中選擇1項。 （如EnhanceEqualization),5,使用顏色映射表,在主影像窗口中選擇ToolsColor MappingENVI Color Tables,在對話框底部選擇一個顏色表。 在ENVIColor Tables對話框中，選擇OptionsReset Color Table，顏色表變成灰階顏色表 選擇FileCancel，關(guān)閉對話框。,6,動畫循環(huán)顯示所有的波段,在主影像窗口中選擇ToolsAnimation，然后在出現(xiàn)的Animatio

3、n Input Parameters對話框中點擊OK。 TM傳感器的6個波段都將加載，按順序顯示，可以通過底部的動畫控制器來控制動畫的顯示， FileCancel，取消動畫顯示。,7,散點圖和感興趣區(qū),散點圖能快速地同時比較兩個波段的值。 Tools2-D Scatter Plots，出現(xiàn)對話框，選擇兩個波段，點擊OK。 在Scatter Plot顯示中定義感興趣區(qū)域，可以在散點圖窗口中生成多邊形的頂點，然后單擊右鍵閉合多邊形。相應的像素突出顯示。,8,要定義第二種類，可以從散點圖窗口菜單中選擇Class，并選擇第二種顏色，重復以上步驟。,在散點圖菜單中選擇OptionsExport All，

4、將導出所有感興趣的區(qū)域，并出現(xiàn)ROITool對話框。 也可以在主影像窗口菜單中選擇OverlayRegion of Interest,ROI Tool對話框?qū)⒊霈F(xiàn)在屏幕上。在缺省狀態(tài)下，導入到ROI Tool對話框中感興趣的名字會以Scatter Plot Export 開頭，然后在后面加上區(qū)域的顏色和點的個數(shù)。,File Cancel來關(guān)閉散點圖。,9,選擇感興趣區(qū)（ROIs）,從主影像顯示窗口中選擇OverlayRegion of Interest,或在影像中點擊鼠標右鍵，快捷菜單中選擇ROITools。接著與該主影像顯示窗口相對應的ROITools就會顯示在屏幕上。,10,繪制代表感興趣

5、區(qū)的多邊形： 在主影像窗口中點擊鼠標左鍵，建立感興趣區(qū)的第1個頂點，再次點擊左鍵，按順序選擇更多的多邊形點，點擊右鍵閉合多邊形。再一次點擊右鍵固定多邊形的位置。再右鍵雙擊填充多邊形，建立完成ROI。 通過選擇ROI Tool對話框頂部的單選按鈕，感興趣區(qū)也可以在縮放窗口和滾動窗口中被定義。當一個ROI被定義后，該區(qū)域會顯示出來。 要定義一個新的感區(qū)，點擊New Region按鈕。再按上面的步驟操作。,11,顯示一幅彩色合成影像,要顯示彩色合成影像可以單擊波段列表； 單擊RGB Color單選按鈕，出現(xiàn)紅、綠、藍三個字段； 依次選擇三個波段7、4、1加入 單擊Load RGB。,12,影像分類,

6、提供了非監(jiān)督分類和幾種監(jiān)督分類。 ENVI主菜單中選擇ClassificationSupervisedParallelepiped, 當出現(xiàn)Classification Input File 對話框時，選擇can_tmr.img影像，點擊OK 當出現(xiàn)Parallelepiped Parameters對話框，在對話框左上部的Select Classes from Regions列表中，單擊感興趣區(qū)上的名字來選擇你創(chuàng)建的ROI。 在對話框的右上角選擇Memory，將結(jié)果保存到內(nèi)存中。 單擊對話框中部偏右的箭頭切換按鈕，選擇NO（Rule Image),再點擊OK。 分類結(jié)果加載在可用波段上。,13

7、,動態(tài)鏈接影像,要將兩幅影像鏈接動態(tài)顯示，可以直接在一幅影像上疊合另一幅影像來進行比較分析的方式來實現(xiàn)。 從任意一幅影像的主窗口中，選擇ToolsLinkLink Displays.點擊OK 在任意一幅影像的主影像窗口中，將鼠標光標移動到縮放控制框中之外，然后按住左鍵，并移動鼠標。另一幅影像的一部分將在主影像窗口中顯示出來。 能夠改變顯示疊合區(qū)域的大小，只需按住鼠標中鍵，并拖到一個合適的區(qū)域即可。,14,矢量疊合與處理,ENVI提供了一套矢量可視化和分析工具，包括Arcview Shape文件的輸入、矢量編輯和矢量查詢。 在可用波段列表中，單擊TM的波段4，選擇Gray Scale，單擊Loa

8、d Band，顯示灰度影像； 要打開一個矢量文件，可以從ENVI的主菜單中選擇FileOpen Vector FileENVI Vector File;進入can_tm目錄，并選擇包含該地區(qū)的矢量文件can_1st.evf 單擊每一個矢量層的名字，查看信息 在對話框的底部單擊Select All Layers,來選擇所有列出的層。 點擊Load Selected按鈕，當出現(xiàn)Load Vector Layer后，再點擊Display#1,矢量全部顯示在第一個影像的窗口中,15,對影像進行注記,從主影像菜單欄中選擇OverlayAnnotationText對話框。 注記類型：從Object菜單進行

9、選擇，Text,Symbol,Rectangle,等默認的是Text，對話框隨注記類型改變。 放置注記：在Text文本框中輸入相應的文本，改變字體顏色、大小等，然后在主影像窗口中合適的位置上，點擊鼠標左鍵，接著文本會在所選點的位置上顯示出來。使用左鍵拖動文本注記小圓柄，在窗口中放置文本注記。右鍵結(jié)束。 FileSave Annotation來保存。,16,添加網(wǎng)格,在主影像窗口中選擇OverlayGrid Lines。 在Grid LinesParameters對話框中，選擇OptionsEdit Pixel Grid Attributes下拉菜單，打開對話框。設(shè)置公里網(wǎng)的線寬、顏色和公里網(wǎng)間

10、隔，再點擊OK。最后點擊Apply,17,保存和輸出影像,從主影像窗口菜單欄中，選擇FileSave Image AsImage File,Output Display to Image File,對話框就會出現(xiàn)在屏幕上。 選擇24bit彩色或8bit灰階輸出，然后再選擇其他圖形選項（包括注記和公里網(wǎng)）以及邊框設(shè)置。 使用所需的單選按鈕，將影像結(jié)果輸出到Memory或File中。 點擊OK，保存影像。,18,Basic Tools,測量工具 使用測量工具，獲得多邊形或折線內(nèi)的點之間距離的記錄，以得到多邊形、矩形和橢圓的周長和面積測量。,19,統(tǒng)計： 選擇 Basic Tools Statist

11、ics Compute Statistics. 將出現(xiàn) Calculate Statistics Input File 對話框。 2. 通過點擊標簽為 “Select Input File” 的列表中的文件名，選擇輸入文件。,20,波段運算（Band Math）：1. 選擇 Basic Tools Band Math. 將出現(xiàn) Band Math 對話框。假如運算結(jié)果是一個二維數(shù)組，它將接受任何有效的 IDL 數(shù)學表達式、函數(shù)或程序。 2. 在標簽為 “Enter an expression:” 的文本框內(nèi)，輸入變量名（將被賦值到整個圖像波段或可能應用到一個多波段文件中的每個波段） 和所需要的

12、數(shù)學運算符。 變量名必須以字符 “b” 或 “B” 開頭，后面跟著 5 個以內(nèi)的數(shù)字字符 3. 一旦一個有效的表達式被輸入，點擊 “OK”處理。 將出現(xiàn) Variable/Band Name Pairings 對話框,21,要把一個值賦給原先實例中的變量 “b1”： 1. 在標簽為 “Variables used in expression:” 的文本框內(nèi)，點擊表達式 “B1”。 2. 在標簽為 “可利用波段列表:” 的列表中，點擊所需要的波段。 若選擇輸出到一個文件，鍵入一個輸出文件名，或使用 “Choose” 按鈕選擇一個文件名，然后點擊 “OK”。,22,專題二分類,1、非監(jiān)督分類 Cl

13、assificationUnsuoervisedK-Means或IsoData生成非監(jiān)督分類的影像,23,監(jiān)督分類,ClassificationSupervisedmethod，在這里Method是下拉菜單中所列的某個監(jiān)督分類法（Parallelepiped, Minimum Distance, Mahalanobis Distance, Maximum Likelihood, Spectral Angle Mapper, Binary Encoding或者Neural Net) 使用上節(jié)課所講的方法來建立訓練樣區(qū)（ROIs)。,24,波譜分類法（Endmember Collection),利

14、用影像或者波譜庫的波譜曲線來進行監(jiān)督法的波譜分類。 ClassificationEndmember Collection點擊對話框底部的Open File按鈕select a File選擇can_tmr.img，點擊OK；就會打開Endmember Collection: Parallel對話框（默認的）。所有的可用的分類方法都列在菜單AlgorithmMethod.,25,波譜角填圖分類法（Spectral Angle Mapper Classification, SAM):它是一個基于物理的波譜分類法，用N維角度將像元與參考波譜相匹配。該算法將光譜看做是空間中的矢量，矢量的維數(shù)就等于波段的

15、個數(shù)，通過計算波譜間的角度，來判斷兩個波譜間的相似度。 Importfrom ROI from input fileselect allApplyoutput file,26,分類后處理,1、分類統(tǒng)計（Class Statistics) ClassificationPost classificationClass Statistics，選擇分類影像can_sam，然后點擊OK。 接著選擇被用來分類的原始影像can_tmr.img，點擊OK 使用Class Selection對話框來選擇要進行統(tǒng)計的類，點擊Select all items，再點擊OK。 在Compute Statistics P

16、arameters中選擇要統(tǒng)計的信息，點擊OK，出現(xiàn)統(tǒng)計圖表。,27,2、混淆矩陣 ENVI計算混淆矩陣是對兩幅影像（分類影像和真實影像），或者對分類影像和感興趣區(qū)進行比較。 ClassificationPost ClassificationConfusion MatrixMethod，基中Method為Using Ground Truth Image 或者Using Ground Truth ROIS,28,使用注記功能添加分類圖例,從主影像窗口菜單欄中，選擇OverlayAnnotation。 選擇ObjectMap Key，在影像上添加圖例。通過點擊Annotation:Map Key對

17、話框中的Edit Map Key Items按鈕，更改所需的參數(shù)，偶發(fā)圖例的屬性。 在顯示窗口中，點擊鼠標左鍵并拖圖例，在合適的位置上放置分類圖例。 在影像中點擊鼠標右鍵，鎖定分類圖例的位置。,29,專題三Transforms (變換),變換是將數(shù)據(jù)變?yōu)榱硗庖环N數(shù)據(jù)格式的圖像處理方法，通常應用一個線性函數(shù)來實現(xiàn)。大多數(shù)變換的目的是提高信息的表達。變換后的圖像通常比原始圖像更易于解譯。ENVI 允許你從 ENVI 主菜單里選擇 Transform 下拉菜單，對圖像進行變換。,30,Band Ratios (波段比),波段比特別地用于增強波段之間的波譜差異，減少地形的影響。用一個波段除以另一個波段

18、生成了一幅能提供相對波段強度的圖像。這一圖像增強了波段之間的波譜差異。ENVI 能用浮點型數(shù)據(jù)格式或字節(jié)型數(shù)據(jù)格式輸出波段比，默認的是浮點型數(shù)據(jù)格式。你可以將三個比率合成為一幅彩色比率合成圖像(CRC)，判定每個像元波譜的大致形狀。 Transforms Band Ratios 選擇兩個輸入波段，點擊 “Enter Pair” 建立一個新的波段對，列表顯示在 “Selected Ratio Pairs” 中 ， 點擊“OK”繼續(xù)，顯示 Band Ratios Parameters 對話框，ENVI 將按照在 “Min” 和 “Max”文本框里鍵入的數(shù)值（0255），進行拉伸輸出比率值。 點擊O

19、K,31,Minimum Noise Fraction Rotation (最低噪聲分離旋轉(zhuǎn)),MNF 變換用來從數(shù)據(jù)中消除噪聲。主要通過運行正向的變換，判定哪些波段包含相關(guān)圖像，用波譜子集（只包括“好”波段，或反轉(zhuǎn)前平滑噪聲）進行一次反向的 MNF 變換。 Forward MNF Transform (正向的 MNF 變換)Estimate Noise Statistics from the Data (由數(shù)據(jù)估計噪聲統(tǒng)計)； 點擊 “Select Subset from Eigenvalues” 標簽附近的按鈕，選擇 “Yes”。 MNF 與噪聲統(tǒng)計的文件務必采用不同的名字。 特征值大（1

20、）的波段包含數(shù)據(jù)，特征值接近于 1 的波段包含噪聲。顯示 Available Bands List 中的特征圖像（MNF 波段），并與 MNF 特征值圖示相比較，判定哪些波段包含數(shù)據(jù)，哪些波段主要包含噪聲。,32,NDVI（歸一化植被指數(shù)）,NDVI(Normalized Difference Vegetation Index) 是一個普遍應用的植被指數(shù)，將多波譜數(shù)據(jù)變換成唯一的圖像波段顯示植被分布。NDVI 值指示著像元中綠色植被的數(shù)量，較高的NDVI值預示著較多的綠色植被。NDVI 變換可以用于 AVHRR、Landsat MSS、Landsat TM、SPOT 或 AVIRIS 數(shù)據(jù) .

21、 Transforms NDVI (Vegetation Index)。,33,Tasseled Cap (纓帽變換),纓帽變換是一種通用的植被指數(shù)，可以被用于 Landsat MMS 或 Landsat TM 數(shù)據(jù)。對于 Landsat MMS 數(shù)據(jù)，纓帽變換將原始數(shù)據(jù)進行正交變換，變成四維空間（包括土壤亮度指數(shù) SBI、綠色植被指數(shù) GVI、黃色成分（stuff）指數(shù) YVI，以及與大氣影響密切相關(guān)的 non-such 指數(shù) NSI）。對于 Landsat TM 數(shù)據(jù)，穗帽植被指數(shù)由三個因子組成“亮度”、“綠度”與“第三”（Third）。其中的亮度和綠度相當于 MSS 纓帽的 SBI 和

22、GVI，第三種分量與土壤特征有關(guān)，包括水分狀況。 Transforms Tassled Cap,34,專題四Filetering (濾波),Convolution Filtering (卷積濾波) 卷積是一種濾波方法，它產(chǎn)生一幅輸出圖像（圖像上，一個給定像元的亮度值是其周圍像元亮度值加權(quán)平均的函數(shù) ). Filter Convolutions High Pass,Low Pss, Laplacian Filter (拉普拉斯濾波器) , Directional (直通濾波); Sobel 濾波器 ; Roberts 濾波器,35,Texture 濾波器,許多圖像包含的區(qū)域以亮度變化為特征，而不

23、單單限于亮度值。紋理指圖像色調(diào)作為等級函數(shù)在空間上的改變。被定義為紋理清楚的區(qū)域，灰度等級相對于不同紋理的地區(qū)一定是比較接近的。ENVI支持幾種基于概率統(tǒng)計或二階概率統(tǒng)計的紋理濾波。 Filters Texture Occurrence Measures Occurrence Measures（概率統(tǒng)計） Co-occurrence Measures（二階概率統(tǒng)計）,36,Adaptive Filtering (自適應濾波),自適應濾波運用圍繞每個像元的小框里的那些像元的標準差來計算一個新的像元值。特別是，原始的像元值由基于周圍有效像元（那些符合標準差標準的像元）計算的新值代替。不同于典型的低

24、通平滑濾波，自適應濾波器在壓制噪聲的同時保留了圖像的尖銳和細節(jié)。 ENVI 提供了六個濾波器，可以通過選擇 Filters Adaptive Filters Lee 濾波器，,37,專題五Spectral Tools (波譜工具),Spectral Libraries (波譜譜庫)：ENVI 波譜庫被儲存為 ENVI 圖像格式，圖像中的每條行與一個獨立波譜相對應，圖像中的每一個樣本與一個特定波長的獨立波譜測量相對應 。 Spectral Tools Spectral Libraries出現(xiàn)一個層疊式菜單，包含波譜庫瀏覽、重采樣和建立函數(shù) Open Spectral Library， 在 Spe

25、ctral Library Viewer 繪圖窗口，用圖顯示一個波譜，在 Spectral Library Viewer 對話框中點擊一個獨立的波譜名 同時圖示多個波譜，點擊多個波譜名 在繪圖窗口內(nèi)，點擊鼠標右鍵，顯示被圖示波譜的名字和顏色。.,38,Spectral Slices (波譜分割),波譜切片是通過一幅多波段圖像合成的一個空間的/波譜的剖面。ENVI 中的片段被存為灰階圖像，行的方向(Y)與圖像被切片 (“水平的”,“垂直的”, 或“任意的”)的空間維數(shù)相對應，采樣方向(X)與波譜維數(shù)（切片圖像中的波段數(shù)）相對應，灰階（DN level）顯示依賴于數(shù)據(jù)校準的波譜強度（反射、輻射等）

26、 Horizontal Slice (水平切片) 水平波譜的切片圖像表明了波譜對輸入圖像數(shù)據(jù)的一條行上的所有像元的反應（所有波段）。切片需要的位置可以提前用圖像窗口中的光標位置/值功能來確定 Spectral Tools Spectral Slice s Horizontal Slice在標有 “Line” 的文本框里鍵入用于水平切片的行數(shù),39,Spectral Math (波譜運算),要運行這一函數(shù)，必須至少打開一個波譜，且顯示在繪圖窗口中。每個被處理的波譜必須被顯示。 Spectral Tools Spectral Math 變量名必須以字母 “s” 或 “S” 開頭，后面跟 5 個以內(nèi)

27、的數(shù)字字符。例如，如果你想計算六個波譜的平均值，數(shù)學公式為： 舉例： (s1+s2+s3+s4+s5+s6)/6. 可以被輸入到文本框里，在這里 “s1” 是一個波譜，“s2” 是第二個波譜，“s3” 為第三個波譜，等等。也可以從磁盤上打開以前存儲的公式。,40,Pixel Purity Index (純凈像元指數(shù)),純凈像元指數(shù) (PPI )是一種在多波譜和高波譜圖像中尋找波譜最純的像元的方法。 波譜最純像元典型地與混合的終端單元相對應。純凈像元指數(shù)通過迭代將 N 維散點圖影射為一個隨機單位向量來計算。每次影射的極值像元被記錄下來，并且每個像元被標記為極值的總次數(shù)也記下來。一幅“像元純度圖像

28、”被建立，在這幅圖像上，每個像元的 DN 值與像元被標記為極值的次數(shù)相對應。 純凈像元指數(shù)函數(shù)可以建立一個新的輸出波段，或繼續(xù)反復地將結(jié)果添加到一個已經(jīng)存在的輸出波段里。PPI 通常執(zhí)行排除了噪聲波段的最小噪聲分數(shù)(MNF) 變換結(jié)果。,41,FAST Pixel Purity Index (快速純凈像元指數(shù)),Spectral Tools Pixel Purity Index New Output Band 或 FAST New Output Band. PPI 運行 MNF轉(zhuǎn)換結(jié)果，波譜子集項根據(jù)特征圖像和特征值圖示排除噪聲波段 在 Pixel Purity Index Parameter

29、s 對話框，鍵入迭代次數(shù)以設(shè)定數(shù)據(jù)被影射到隨機向量的次數(shù)。迭代次數(shù)越多，ENVI 越能發(fā)現(xiàn)極值的像元。由于 CPU 和系統(tǒng)配置不同，每次迭代都要占用一些時間，因此要迭代多少次，根據(jù)可利用時間而定 Threshold Factor (閾值系數(shù)) 為選擇極值像元，用數(shù)據(jù)單位鍵入一個閾值。例如，閾值為“2”，則只有大于兩位數(shù)的像元才有可能被標為極值,42,用PPI圖像進行終端單元（Endmember）選擇,處理完成以后，PPI 圖像將出現(xiàn)在 Available Bands List 里。 1 用標準 ENVI 顯示程序顯示圖像 比較亮的像元表示采用的波譜極值較多，波譜比較純。較暗的像元表示波譜純度較

30、低。 2 在 ENVI 主菜單上，選擇 Basic Tools Cursor Location/Value 或在顯示窗口處選擇 Functions Interactive Analysis Cursor Location/Value 以判定圖像中值的范圍。 用交互式密度切片對高值進行較好的表達。 3 選擇 Functions Interactive Analysis Region of Interest Image。 Threshold to ROI 生成了一個只包含 PPI 高值的像元。 特別指出，只用到最小的初始值。例如，鍵入一個最小值 10，將選擇所有大于 10 的 PPI 值的像元作為

31、 ROI 中包括的像元。如果在 PPI 圖像中存在壞值區(qū)，則會用到最小和最大兩個域值。,43,Vector模塊,應用Vector模塊打開、創(chuàng)建、管理矢量文件(.shp, .dxf, .arc)、l轉(zhuǎn)換柵格圖像成ENVI矢量(.evf)，ENVI矢量轉(zhuǎn)換成.dxf。 Vectoropen vectorselect vector files(can_v1.evf, *.evf) Vectorcreat new vectorlayer namefile namevector window#1modeadd new vector(new vectortype）,44,Creating Outline

32、Maps from World Boundary Layers,1. VectorCreating World Boundary Layers . OptionsCreate World Boundaries.對于確定的區(qū)域輸入經(jīng)緯度，全世界不輸入經(jīng)緯度。輸入文件名點擊ok. 2. ENVI主菜單filegenerate image parameter選擇輸出圖像類型（constant, hori, verti, )輸入文件名ok，出現(xiàn)band1.,45,3.ENVI主菜單edit envi header選擇上步產(chǎn)生的空圖像文件（test）ok 4.Header Info對話框出現(xiàn)，單擊Edi

33、t Attributes下拉，選擇map info; 5.依據(jù)地圖投影及ROI，填充信息（默認）ok 6.你建立了以上信息，點擊available band list,選擇load band 7.在圖像窗口菜單中選擇overlayvector 8.optionsimport layerok 9.Overlay grid lines 10. overlayannotation,46,Extracting Linear Features with Intelligent Digitizer,Use Intelligent Digitizer to extract linear features s

34、uch as roads and rivers as vector data. You select features using intelligent mode, where you place seed points along the path of a feature and ENVI automatically finds the intermediate points. 1. Selecting Band From the ENVI main menu bar, select Vector Intelligent Digitizer. Select the input band.

35、 Click OK. The image band opens in a display group and the Vector Parameters dialog appears with a layer named Intelligent Digitizer: New Layer in the Available Vector Layers list.,47,1.從顯示窗口中， Overlay Vectors. 2.選擇 File Create New Layer. 輸入名稱 3.選擇輸出文件名，OK 4.選擇mode Add New Vectors，然后選擇Mode Intellige

36、nt Digitizer Parameters點擊Intelligent Digitizer Input BandsClick OK. 5.Extract features using the steps in Using Intelligent Digitizer.,48,Automatically Editing Extracted Features,在提取特征后，可以用 ENVIs automatic post-processing cleanup tool來清除懸掛線 在Vector Parameters 菜單中，選擇 Options Linear Feature Cleanup. 在活動窗口中右擊, ，選擇Linear Feature Cleanup. Linear Feature Cleanup Parameters dialog appears. The Dangle Length Tolerance (Pixels) default value is