遥感图像处理实验指导书(PCI)

遥感图像处理实验指导书成功编中南大学地学院GIS中心2009年11月目录实验一、遥感图像的输入与导出...................................................................................................1实验二、遥感图像的几何校正与镶嵌.........................................................................................10实验三、遥感图像处理.................................................................................................................22实验四、遥感图像分类.................................................................................................................25实验五、遥感影像制作与遥感解译.............................................................................................34i实验一、遥感图像的输入与导出实验目的：通过熟悉PCI遥感图像处理专业软件，了解PCI各模块的基本功能，学会各种格式的遥感图像的输入与导出。实验内容：1、熟悉PCI遥感图像处理专业软件的各模块；2、学习各种格式的遥感图像的输入与导出；3、学会添加与删除通道；4、学会裁剪子区图像。实验步骤：第一步：熟悉PCI遥感图像处理专业软件的各模块（从左至右）；1、ImageWorks模块——图像处理的基本模块该模块能做图像打开、图像简单增强、图像格式转换、投影转换、图像分类等处理。2、EASI模块——相当DOS操作3、Xpace模块——图像处理子模块集4、GCPWorks模块——图像校正与镶嵌模块1第二步：学习遥感图像的输入与导出1、打开图像点击ImageWorks模块，弹出如下窗口：点击UseImageFile，确定图像文件的路径，并选择图像文件，点击打开2点击Accept＆Load即可打开图像，并加载显示（如点击Accept，则只打开图像，但不加载显示）打开窗口包括主窗口和控制面板。32、图像输入与导出2.1输入PCI可以直接打开PCI软件专有格式文件（*.pix）和通用图像格式文件（如*.jpg，*.tif，*.bmp等），但打开其他格式图像时，需要输入图像文件的相关参数（如头文件、行列数、波段数等），因此，打开文件前需了解图像文件的相关参数。当打开其他格式图像时，会弹出如下窗口：点击Yes，在弹出的窗口中输入相关参数，headerbytes：0；Pixels：7381；Lines：6522；Channels：1。4点击Accept，在弹出的窗口点击Yes，生成*.aux文件（下次打开则可以不用输入参数）。然后点击Accept＆Load，则可打开图像。点击线性增强后，得到如下图：5然后点击菜单File，选择Utility，在弹出的窗口再点击菜单File，选择Exportto，弹出如下窗口：6输入目标文件的路径及文件名（如E:\遥感实验数据\123-40\123-40.pix），添加通道及参考系统，点击Export，则可将其他格式文件（单波段）输入成*.pix文件。打开*.pix文件，在Utility窗口中选择Tools菜单下的Transferlayers，依次将其他波段添加到*.pix文件中：2.2导出将*.pix文件导出成其他格式的文件跟格式导入类似，打开*.pix文件，在Utility窗口中选择File菜单下的Exportto，设置源文件与目标文件（输出文件），注意输出文件扩展名与文件格式保持一致，否则输出文件用通用软件不能打开。72.3图像的裁剪（子区）打开*.pix文件，在Utility窗口中选择Tools菜单下的Subset，确定裁剪范围，选择8输出通道，点击Subset进行裁剪。注意裁剪范围可以通过拉框大致确定，也可以通过输入图像的左上角和右下角的坐标进行精确确定，而坐标可以是像元坐标、公里网坐标，也可以是经纬度坐标。2.4添加与删除通道打开*.pix文件，在Utility窗口中选择Edit菜单下的Addchannels，输入添加的通道数，点击Add，就可添加所需通道。在Utility窗口中选择要删除的通道，再选择Edit菜单下的Delchannels即可删除该通道。9实验二、遥感图像的几何校正与镶嵌实验目的：通过本实验熟练操作遥感图像处理的专业软件进行基础图像处理，包括图像几何校正、镶嵌等。实验内容：1、熟悉图像几何校正、镶嵌的基本原理；2、学习图像几何校正具体操作；3、学习图像镶嵌正具体操作。本实验的图像几何校正是通过“像图配准”的方式获取地面控制点的方里网坐标的，并对传统的从纸质地形图上量算坐标的方法进行改进，利用AutoCAD或Photoshop等软件从扫描后的电子地形图上直接量算坐标。实验步骤：第一步、熟悉图像几何校正、镶嵌的基本原理第二步、图像几何校正运行PCI，选择GCPWorks模块，在SourceofGCPs选择UserEnteredCoordinates（用户输入投影坐标系统），点击Accept后，弹出校正模块：选择第一项加载需要校正的图像：10选择第二项，选择Other确定投影系统，点击EarthModel确定地球模型。11注意输入6度带的中央经度与向东平移500公里（500000米）。选择第三项采集地面控制点。在采集地面控制点之前，利用AutoCAD或Photoshop等软件打开扫描后的电子地形图。分别在遥感图像和地形图中找到一个同名点，然后在地形图中量算出该点的大地坐标，精确到米，X坐标为6位（要去掉2位6度带的带号），Y坐标7位。再将坐标输入到GCP编辑窗口中，并点击AcceptasGCP接受为一个控制点。用同样的方法采集更多的地面控制点。注意：前三个点不显示误差，从第四个点开始才出现误差。一般要求选择15个以上控制点，并且各点的误差1个像元，将误差过大的点删除，直到误差1个像元为止（实验时误差可放宽到2－3个像元）。12最后，关闭GCP编辑窗口，选择第五项（如果对整个图像进行几何校正，则第四项可以省略），执行几何校正。先在弹出的窗口中点击NewOutputFile，输入校正后的图像名，并选择图像格式PCIDSK（*.pix），在弹出窗口中输入生产图像的通道数（Channels：3），Geo-Referencing13Information选择Usebandsandresolution，改变X、Y像元大小（PixelSize：30），并点击Create与Yes生产校正后的空图像。回到图像校正窗口，建立原图像与校正后图像各通道的对应关系，设置重采样方式（一般选择Cubic）与内存大少（一般300左右），点击PerformRegistration执行校正。14（校正前图像）（校正后图像）第三步、图像镶嵌在进行图像镶嵌前，先利用Xpace模块的Kernel（Pacages）中的CIM（CreateDatabase）生成一个空图像文件，大小满足镶嵌图像的需要，即：南北两景图像镶嵌时，图像的列数为单景图像列数加上1000（像元），图像的行数为两景图像的行数之和减去1000（像元）；东西两景图像镶嵌时，图像的列数为两景图像的列数之和减去1000（像元），图像的行数为单景图像行数加上1000（像元）。利用Xpace模块的Kernel（Pacages）中的III（ImageTransfer）将其中一景图像传输到空图像文件中（作为参考图像），注意图像所处的位置（起点坐标）。15点击GCPWorks模块，默认设置，点击Accept确定，先后选择并加载未校正（需要镶嵌的图像）和参考图像，得到两景整图及其放大窗口图像共四个窗口。再选择CollectGCPs，分别在两景图像中初步选择重叠区域内的同名点，并在放大窗口中精确定位。16在GCP窗口中点击AcceptasGCP接收控制点，用类似方法选择多个控制点，但要使误差小于1个像元（误差较大时可删除最大误差点，并重新选点）。17选好控制点后，关闭该编辑窗口，选择SelectMosaicArea，在弹出的编辑窗口中点击Add，然后在需镶嵌的图像窗口中将需要镶嵌的图像区域圈出来，点击Finish闭合。注意在确定重叠区域的边界时，要尽可能走弯线，沿山脊或河流，尽量避免垂直穿过山脊或河流。完成后关闭该窗口。选择ColourMatching进行颜色匹配，分别在两景图像的重叠区拖拉出一个红色矩形框，18并点击进行颜色匹配，关闭该窗口。19选择Pre-RegistrationChecking进行效果预览与检查，选择Cubic重采样，BlendWidth（过渡宽度）设置为10左右，点击RegistrationOverview，将镶嵌窗口镶嵌线附近的重叠区放大显示，检查两侧颜色是否基本一致，如果不一致，则关闭该窗口，退回上一步重新进行颜色匹配，直到满意为止。最后，选择DisktoDiskRegistration进行镶嵌，建立镶嵌图像之间的对应关系，点击PerformRegistration执行图像镶嵌，实验完成。2021实验三、遥感图像处理实验目的：通过本实验熟练操作遥感图像处理的专业软件，进行图像信息提取处理。实验内容：1、利用遥感图像处理的专业软件进行波段比值处理；2、利用遥感图像处理的专业软件进行主成分分析；3、利用遥感图像处理的专业软件进行IHS变换处理；4、利用遥感图像处理的专业软件进行图像融合处理；。实验步骤：第一步，通过图像裁剪得到一个具有多个波段的子区图像。第二步，打开子区图像，根据需要添加多个空通道。第三步，进行波段比值处理。利用Xpace模块的ImageProcessing（Pacages）中的ARI（ImageChannelArithmetic）可进行波段比值、波段相加、相减、相乘等处理。要注意AUTO参数OFF与ON的不同效果。第四步，进行主成分分析处理。利用Xpace模块的MultispectralAnalysis（Pacages）中的PCA（PrincipalAnalysis），可进行主成分分析处理。22第五步，进行IHS变换处理。利用Xpace模块的ImageProcessing（Pacages）中的IHS（ConvertRGBtoIHS），可进行IHS正变换处理，利用RGB（ConvertIHStoRGB）进行HIS逆变换处理。第五步，进行图像融合处理。利用Xpace模块的ImageProcessing（Pacages）中的FUSE（DataFusion），可进行图像融合处理。要注意，先将低分辨率图像与高分辨率图像进行配准，然后重采样成一样大小，放在一个PIX文件的不同波段中。2324实验四、遥感图像分类实验目的：通过本实验掌握计算机遥感图像监督分类与遥感图像非监督分类。实验内容：1、掌握计算机遥感图像监督分类；2、掌握图像计算机遥感图像非监督分类。实验步骤：第一步，先用Imageworks模块打开遥感图像，添加2－3个新的空通道。第二步，点击Classfiy菜单，选择Sessions项，确定要进行图像分类的文件。第三步，在弹出的SessionSelection窗口下选择NewSession项。第四步，在弹出的SessionConfiguration窗口中选择监督分类或非监督分类，并选择彩色合成屏幕显示三个通道、参与图像分类的通道（部分或全部），选择两个新空通道分别放置训练和分类结果，最后点击Accept确认。25第五步，在TrainingSiteEditing窗口中，选择LoadWorkArea项加载图像，在弹出的窗口中拖动