ENVI基本影像处理

ENVI基本影像处理流程操作ESRI中国（北京）有限公司遥感事业部邓书斌主要内容1.快速认识ENVI2.影像一般预处理3.影像信息基本提取方法4.制图与三维可视化数据的输入输出图像显示与分析图像预处理（几何纠正、融合、镶嵌等）影像信息提取（人工解译、自动分类、特征提取、动态检测等）专题制图/三维可视化分析（集成GIS现有数据)成果报告（GIS分析/共享）遥感图像处理的一般流程1.快速认识ENVI•1.1ENVI简介•1.2安装目录结构•1.3栅格文件系统和储存•1.4数据显示•1.5常见系统设置FeatureExtraction空间特征提取模块DEMExtraction立体像对高程提取模块AtmosphericCorrection大气校正模块1.1ENVI简介——ENVI/IDL体系结构ENVIIDL扩展模块主模块开发语言IDLAdvanced数学与统计扩展工具包IDLDataMiner数据库连接工具包Orthorectification正射校正模块NITFNITF数据支持模块1.1ENVI简介——ENVI从图像中获得您所需的信息Data-InformationEXTENDIDL,C++,Java,.NetPanchromatic全色Multispectral多光谱Hyperspectral高光谱Radar雷达Lidar激光雷达Thermal热量数据Terrain地形数据GPS位置数据Vector矢量数据制图工具矢量工具地形工具高光谱工具信息提取工具预处理工具雷达工具读取显示工具三维可视分析制图输出GIS分析Geodatabase1.1ENVI简介——大气校正扩展模块(AtmosphericCorrection)可以有效地去除水蒸气,气溶胶散射，漫反射的邻域效应。获得地物反射率和辐射率、地表温度等真实物理模型参数。使影像变得“清晰”1.1ENVI简介——立体像对高程提取扩展模块(DEMExtraction)快速从ALOSPRISM,ASTER,CARTOSAT-1,FORMOSAT-2,GeoEye-1,IKONOS,KOMPSAT-2,OrbView-3,QuickBird,WorldView-1,SPOT1-5等以及航空影像立体像对中提取DEM。全面支持RPC模型参数，尽可能少的控制点以达到有效的精度使用DEM编辑工具对提取的DEM做局部编辑交互量测特征地物的高度和收集3D信息并导出为3DShapefile文件格式提供面向对象方法、易于使用的向导操作流程从高分辨率全色和多光谱数据中提取地物信息。包括：交通工具飞机,坦克,汽车,船只建筑物建筑物轮廓,屋顶基础设施道路,桥梁,机场,海港码头自然要素河流,湖泊,森林,田地云和雾1.1ENVI简介——空间特征提取扩展模块（FeatureExtraction）1.1ENVI简介——正射校正扩展模块（Orthorectification）由瑞典的Spacemetric公司开发支持大多数传感器模型快速、容易和精确校正影像同时对多幅影像正射校正集成镶嵌和裁剪（标准分幅）功能可以自行开发新传感器模型提供程序接口便于扩展流程化操作方式（Workflow）1.1ENVI简介——NITF数据支持扩展模块（NITF）读写、显示标准NITF格式文件JPEG2000编码压缩NITF格式文件支持NITF2.0、NITF2.1和NSIF1.0之间的转换读写从商业卫星、NCDRD和第二图像格式（NSIF）中获得政府标准数据广泛支持NSDE的分类或未分类的TREs，也包括自定义的TREs1.1ENVI简介——ENVI/IDL的特点1.先进、可靠的影像信息提取工具——全套影像信息智能化提取工具,全面提升影像的价值。2.专业的光谱分析——高光谱分析一直处于世界领先地位。3.随心所欲扩展新功能——底层的IDL语言可以帮助用户轻松地添加、扩展ENVI的功能，甚至开发定制自己的专业遥感平台。4.流程化图像处理工具——ENVI将众多主流的图像处理过程集成到流程化（Workflow）图像处理工具中，进一步提高了图像处理的效率。5.与ArcGIS的整合——从2007年开始，与ESRI公司的全面合作,为遥感和GIS的一体化集成提供了一个典型的解决方案。1.2安装目录结构Bin：相应的ENVI运行目录。Data：数据目录，保存一矢量文件夹（一些矢量数据）、两个TM5栅格数据、两个DEM数据和一个高光谱数据。Filt_func：ENVI常规传感器的光谱库文件。例如：aster、modis、spot、tm等。Help：ENVI的帮助文档。Lib：IDL生成的可编译的程序，用于二次开发。Map_proj：影像的投影信息，文本格式，客户可以进行定制。Menu：ENVI菜单文件，可以进行中、英文菜单互换。Save：应用IDL可视化语言编译好的、可执行的ENVI程序。Save_add：客户自主开发的、可执行程序，比如各种补丁程序。Spec_lib：波谱库，不同地区可以有不同的波谱库，用户可以自定义。1.3栅格文件系统和储存ENVI栅格文件格式：ENVI使用的是通用栅格数据格式，包含一个简单的二进制文件（asimpleflatbinary）和一个相关的ASCII（文本）的头文件。ENVI头文件包含用于读取图像数据文件的信息，它通常创建于一个数据文件第一次被ENVI读取时。单独的ENVI头文本文件提供关于图像尺寸、嵌入的头文件（若存在）、数据格式及其它相关信息。所需信息通过交互式输入，或自动地用“文件吸取”创建，并且以后可以编辑修改。您可以在ENVI之外使用一个文本编辑器生成一个ENVI头文件通用栅格数据都会存储为二进制的字节流，通常它将以BSQ（按波段顺序）、BIP（波段按像元交叉）或者BIL（波段按行交叉）的方式进行存储。储存窗口菜单界面File—SaveFileAs，将影像按照需要的格式进行存储，保存的为原始数据，没有拉伸。主影像窗口File—SaveImagesAs，将影像按照需要的格式进行存储，存储的影像是显示的影像样式。File—SaveZoomAs，将Zoom窗口显示的影像按照需要的格式进行存储。其他窗口下的文件存储例如：Map—Mosaicking的镶嵌窗口下：Apply；SaveTemplate等；Classification等功能下：OutputResultto等。1.4数据显示波段列表每次打开的文件都显示在AvailableBandsList中（如图1.4所示），列表中可以完成当前在ENVI中打开的或存储在内存中的文件的信息，还可以进行包括：打开新文件、关闭文件、将内存数据项保存到磁盘，以及编辑ENVI头文件等操作。三视窗显示当你打开一个图像文件时，会在一个ENVI的三视窗图像显示中，其中包括主图像窗口，缩放窗口和滚动窗口（应用于大的图像），如图1.5所示，目前大部分的ENVI图像处理操作都在这个窗口中完成。ENVIZOOM显示将图层管理、图像显示、鼠标信息等集中在一个窗体中，目前只有部分ENVI图像处理操作在这个窗口中完成，如面向对象的特征提取、Pansharping、异常检测等，在新的软件版本中会有更多的功能集成在此窗体中完成。1.4数据显示1.5常见系统设置——用户自定义文件这里可以选择自定义的图形颜色文件、颜色表文件、ENVI的菜单文件（ENVIMenuFile、DisplayMenu、ShortcutFile）、地图投影文件等，需要重启ENVI。1.5常见系统设置——默认文件目录设置一些ENVI默认打开的文件夹，如数据目录、临时文件目录、输出文件目录、ENVI补丁文件、光谱库文件、备用头文件目录等，需要重启ENVI。1.5常见系统设置——显示设置可以设置三窗口中各个分窗口的显示大小，窗口显示式样等。其中可以设置数据显示拉伸方式（DisplayDefaultStretch），默认为2%线性拉伸。1.5常见系统设置——综合设置这个选项设置的是一些杂项，值得设置的为制图单位（PageUnit），默认为英寸（Inches），可设置为厘米（Centimeters）；还有缓冲大小（cachesize），可以设置为物理内存的50-75%左右，文件碎片大小设置为cachesize的1/10。2.影像预处理•2.1一般预处理流程介绍•2.2预处理中基础知识•2.3ENVI中的几何校正•2.4ENVI中的图像融合、镶嵌、裁剪校正模型选择影像参考源控制点选取误差检查影像重采样不符合图像融合图像镶嵌图像裁剪配准影像其它影像同名点选取（人工/自动）影像配准校正影像2.1数据预处理一般流程2.2预处理中基础知识——常见商业高分辨率卫星传感器发射时间国家多光谱波段空间分辨率(米)重返周期IKONOS1999美国红、绿、蓝、近红外全色：1多光谱：41.5-2.9SPOT52001法国红、绿、近红外、中远红外全色：5或2.5（超模式）多光谱:1026QuickBird（快鸟）2001美国红、绿、蓝、近红外全色：0.61多光谱：2.441-3.5FORMOSATII2004中国台湾红、绿、蓝、近红外全色：2多光谱：41EROS-B2006以色列/全色：0.7（立体）55CartoSAT-1（P5）2005印度/全色：2.5（立体）ALOS2005日本红、绿、蓝、近红外全色：2.5（立体）多光谱：102北京一号小卫星2005中国红、绿、近红外全色：4多光谱：323-5KOMPSAT-22006韩国红、绿、蓝、近红外全色：1多光谱：43WorldView-1/22008美国红、绿、蓝、近红外红边、海岸、黄、近红外2全色：0.5多光谱：2.41.1-3.7资源应用卫星-2B星2008中国/全色：2.37多光谱：19.526GeoEye-12008美国红、绿、蓝、近红外全色：0.41（0.5）多光谱：1.652-3RapidEye2008德国蓝、绿、红、红边、近红外5每天其他卫星传感器发射时间国家多光谱波段空间分辨率(米)Landsat1~772~99美国蓝、绿、红、近红外、短波红外、热红外15、30、60、80、120SPOT41999法国绿、红、近红外、中远红外全色：10多光谱:20中巴资源卫星-01/021999中国蓝、绿、红、近红外多光谱：19.5Resourcesat（P6）2003印度绿、红、近红外、短波红外多光谱24米全色5.8米ALOS2005日本微波、立体像对、多光谱2.5米立体像对、10米多光谱、3米RadarTerraSAR-X2007德国微波1mRadar、3m、5mCOSMO-SkyMed2007意大利微波3米、15米RADARSATII2008加拿大微波3m超细化模式1m景观光线模式NOAA气象卫星/美国红、近红外、中红外和两个热红外1.1km风云系列卫星/中国可见光4个，近红外2个，中远红外2个，热红外2个。1.1kmMODIS/美国36个波段250m、500m和1000m减灾卫星A、B星2008中国多光谱近中红外(4波段)、高光谱(111波段)多光谱：30米高光谱：100米Hyperion/EO-12000美国0.4－2.5μm共有220波段30米2.2预处理中基础知识——数据源的选择图像选择经济成本专题目的专题地域环境专题图比例尺空间分辨率时间分辨率波谱分辨率2.2预处理中基础知识——影像格式传感器文件格式不同的卫星传感器研发或运行机构一般会给所分发的卫星数据设计一种分发格式，如Landsat系列的Fast格式、EOS系列卫星的HDF格式等。商业软件文件格式商业化的图像处理软件都会开发出软件本身的图像格式，如ENVI的Hdr&img格式，Erdas的IMG格式，PCI的pix格式等。通用图像文件格式很多图像格式成为国际通用，被大多数软件所支持。如TIFF、JPEG2000、BMP等。2.2预处理中基础知识——引起图像畸变因素系统误差有规律的、可预测的。比如扫描畸变非系统