ENVI对图像进行配准、校正、拼接、裁剪

1、精选优质文档-倾情为你奉上目录第一部分 利用ENVI对图像进行配准-校正-拼接-裁剪一、图像配准与校正（一）基础知识1、图像配准就是将不同时间、不同传感器（成像设备）或不同条件下（天候、照度、摄像位置和角度等）获取的两幅或多幅图像进行匹配、叠加的过程，它已经被广泛地应用于遥感数据分析、计算机视觉、图像处理等领域。2、几何校正是指利用地面控制点和几何校正数学模型，来矫正非系统因素产生的误差，非系统因素如传感器本身的高度、地球曲率、空气折射或地形等的影响。由于校正过程中会将坐标系统赋予图像数据，所以此过程包括了地理编码。简单来说，图像校正是借助一组控制点，对一幅图像进行地理坐标的校正。本文将采用地

2、面控制点+校正模型的几何校正方式中的Image to Image，利用Image格式的基准影像对2006年兰州TM影像进行配准与校正。3、图像选点原则1 选取图像上易分辨且较精细的特征点，如道路交叉点、河流弯曲或分叉处、海岸线弯曲处、飞机场、城廓边缘等。2 特征变化大的地区需要多选。3 图像边缘部分一定要选取控制点。4 尽可能满幅均匀选取。5 保证一定数量的控制点，不是控制点越多越好。4、数理知识：1 多项式模型x=a0+a1X+a2Y+a3X²+a4XY+ a5Y²+.y=b0+ b1X+b2Y+b3X²+ b4XY +b5Y²+ .X，Y： 校正前该

3、点的位置；x，y：校正后该点的位置2 最少控制点个数： ( n+1 )²3 误差计算：RMSEerror = sqrt( (x' -x)²+ (y' -y)²)5、重采样方法（插值算法）1 最近邻法概念：取与所计算点( x，y )周围相邻的4个点，比较它们与被计算点的距离，哪个点距离最近就取哪个亮度值作为 ( x，y )点的亮度值优点：简单易用，计算显小缺点：图像的亮度具有不连续性，精度差2 双线性内插法概念：取(x，y)点周围的4个邻点，在y方向内插2次，再在x方向内插1次，得到( x，y)点的亮度值 f ( x，y)优点：双线性内插法比最近邻法

4、虽然计算虽有所增加，但精度明显提高，特别是对亮度不连续现象或线状特征的块状化现象有明显的改善。缺点：内插法会对图像起到平滑作用，从而使对比度明显的分界线变得模糊。3 三次卷积内插法（插值算法）概念： 取与计算点周围相邻的16个点，先在某一方向内插，再根据计算结果在另一个方向上内插，得到一个连续内插函数。是进步提高内插精度的一种方法，通过增加邻点来获得最佳插值函数优点：精度最高，细节表现更为清楚。缺点：计算最大，对控制点要求较高。（二）ENVI操作1、波段合成1 启动ENVIclassic（彩色图标）2 点击File >> Open External File >> La

5、ndsat >> Fast3 选择ETM_lanzhou_06_years >> L5- >> SCENE01>>文件形式选择“*.*” >> 打开 header.dat（头文件）4 在Available Bands List窗口显示该图像的波段和波长，同时，有两种图像显示方式：Gray Scale（灰度图像）、RGB Color（彩色图像）a. 若选择Gray Scale，下拉No Display选择New Display>> Load Band b. 若选择RGB Color，为RGB分别选择一个波段 >>

6、 下拉No Display选择New Display >> Load Band5 窗口介绍：a. 出现三个窗口，分别是Image（主窗口）、Scroll、Zoom。b. 关闭Image，其余两个窗口也会关闭；只关闭scroll或zoom，其余两个窗口不会关闭。c. Scroll显示的图像是Image所显示图像的放大；Zoom显示的图像是Scroll所显示图像的放大。d. Image可通过以下步骤打开其十字丝：右键 >> Toggle >> Display Cross-haire. Zoom左下角有三个小框，分别是“缩小”功能、“放大”功能、“十字丝”功能。当

7、放大到一定程度时，可定位到像元。6 保存可通过以下步骤进行：a. 点击File >> Save File As >> ENVI Standard （标准格式）b. New File Builder 窗口选择Import File（输出文件）c. Create New File Input File窗口Select Input File中选中header.dat（即第3步骤打开的文件）。File Information中可以看到该文件的文件信息，如路径、尺寸大小、储存字节、文件形式、影像类型、像元、旋转轨道等。d. 点击Create New File Input File

8、窗口左下角的“OK”e. New File Builder 窗口中“Remove Superfluous Files”（是否清除多余文件）选择Nof. New File Builder 窗口中Output result to 有两种选择格式“Flie”和“Memory（记忆格式）”（1）若选择Memory，点击左下角OK。会看到Memory展示在Available Bands List窗口中，而不是路径中。若要继续将Memory保存为File，可以在主菜单点击File >> Save File As >> ENVI Standard > >Import Fi

9、le >> Create New File Input File窗口Select Input File中选中Memory >> OK >> 见下一步骤（2）（2）若选择Flie，Enter Output Filename下方编辑文件名 >> 点击“Choose”选择路径g. 点击左下角OK2、加载数据1 点击主菜单的File >> Open Image File 2 打开两幅图像，一副待校正，另一幅为已经带有坐标信息的正确图像。打开步骤同步骤“1、4”3 点击主菜单的Map >> Registration >>

10、 Select GCPs Image to Image4 在Image to Image Registration窗口中Base Image（基准影像）选择带有坐标的影像窗口，Warp Image（待校正影像）选择需要校正坐标的影像窗口 >> 点击OK3、采集地面控制点1 采集方法一：手动半手动采集点a. 分别在Base Image和 Warp Image窗口找到一对匹配的点。图像选点原则见“（一）2、”b. 在Ground Control Points Selection（控制点选择面板）窗口选择Add Point。（1）Show List可以看控制点的信息以及各对点的误差值（误

11、差值在不等于0的情况下，越小越好，意为越精确）、可以修改（Update）点、删除（Delete）点、将点按照误差值大小按序排列（Image to Image GCP List窗口Options下拉菜单选择Order Points by Error）（2）RMS Error为总误差。做中等几何精校正时，将RMS Error控制在1以下。（3）Number of Selected Points会显示已添加的点数（4）当已添加点数超过3个点时，可以利用Predict（预测）功能，进行半手动采集点。在Base Image或Warp Image上找一个点 >> 点击Predict，另一副图像

12、窗口会显示预测的对应位置，做些调整后点击Add Point。2 采集方法二：自动采集点a. 在Ground Control Points Selection（控制点选择面板）窗口Options菜单下拉，选择Automatically Generate Tie Points”b. Bese Image Band Matching Choice和Warp Image Band Matching Choice选择波段后>>点击OKc. 在Automatic Tie Points Parameters窗口中，Number of Tie Points（点个数）可多选一些，比如50；Searc

13、h Window Size（搜索窗口尺寸）可大一点，比如110；Moving Window Size（移动窗口尺寸）可用其默认值11 >> 点击OKd. 在Ground Control Points Selection（控制点选择面板）窗口选择Show List，调整采集的点。做中等几何精校正时，将RMS Error控制在1以下。3 采集方法三：导入已有的点文件a. 在Ground Control Points Selection（控制点选择面板）窗口File菜单下拉选择Restore GCPs from ASCIIb. 选择PTS格式的文件>>打开4 保存点a. 在G

14、round Control Points Selection（控制点选择面板）窗口File菜单下拉选择Save GCPs to ASCIIb. 在Input Warp Image窗口Select Input File选择待校正影像>>点击左下角OK4、重采样输出（运行点/校正影像）1 在Ground Control Points Selection（控制点选择面板）窗口Options菜单下拉，有两个选项“Wrap File”和“Wrap File（as Image to Map）”a. 若选择Wrap File，在Input Wrap Image窗口选择待校正影像>>点

15、击左下角OK在Registration Parameters面板有“校正模型的选择（Method, Degree）”和“重采样方法的选择（Resampling）”，但没有“输出的投影信息”及“分辨率”的设置。这种方法输出的影像像元大小、投影参数完全和基准影像一致的情况，所以如果想要保留原来影像的分辨率，需要另一种方法，见b.b. 若选择Wrap File（as Image to Map），在Input Wrap Image窗口选择待校正影像>>点击左下角OK（1）在Registration Parameters面板有投影设置、分辨率设置、像素个数（会根据分辨率设置而调整）设置。（2

16、）在warp Parameters部分的Method选择Polynomial，Degree选择2（2次多项式），Resampling选择Cubic Convolution（三次卷积法）（3）在Output Result to处选择File（4）在Enter Output Filename下方输入“文件名.dat”，点击Choose选择路径（5）点击左下角OK5、检验校正结果1 在Available Bands List窗口用Display #3打开上一步骤保存的影像2 在#3的Image（主窗口）右键 >> Geograpjic Link（建立两个影像间的联系）3 在Geograp

17、jic Link窗口中Display #2和 Display #3都点击右边的双箭头符号，框内内容变为On4 在#2和#3的Image（主窗口）右键 >> Toggle >> Display Cross-hair5 通过在两个主窗口中移动十字丝，观察图像是否配准准确。二、图像镶嵌（图像拼接）（一）基础知识图像镶嵌（图像拼接），指的是在定数学基础控制下把多景相邻遥感图像拼接成一个大范围、无缝的图像的过程。ENVI的图像镶嵌功能可提供交互式的方式，将有地理坐标或没有地理坐标的多幅图像合并，生成一幅单一的合成图像。最新ENVI提供了全新的影像无缝镶嵌工具Seamless Mo

18、saic，所有功能集成在一个流程化的界面。通过这个界面，我们可以实现对图层的叠放顺序的控制，也可以设置忽略值，显示、隐蔽图层以及轮廓线，重新设计有效的轮廓线，选择重采样的方法和输出范围，也可以指定输出波段和背景值。可以进行颜色的校正、羽化和调和，使用高级的自动生成接边线功能，也可手动编辑接边线，此外还可以使用镶嵌结果的预览功能。接下来，以两幅有地理坐标的兰州TM影像为例，介绍Envi图像拼接功能。（二）ENVI操作1、数据加载1 启动ENVI（灰色图标）2 Toolbox工具箱 >> Mosaicking（马赛克）>> 双击Seamless Mosaic （无缝镶嵌/拼

19、接工具）3 在无缝镶嵌/拼接工作流的操作面板上，点击工具栏中的加号，添加影像>>进入到影像文件的选择面板>>添加需要镶嵌的影像数据（至少两个）4 添加进来后，可以看到数据的位置和重叠关系和影像轮廓线5 在Main的 Data Ignore Value 列表中，可设置背景透明值，当重叠区区有背景值时候，可设置这个值勾选。这里输入06 勾选右上角的 Show Preview，可以对镶嵌效果进行初步预览2、匀色处理1 在Color Correction中，进行匀色方法是Histogram Matching（直方图匹配）。勾选 Histogram Matching2 选择Ove

20、rlap Area Only（重叠区直方图匹配）3 在Main的Color Matching Action列表中，右键设置不同影像的Reference（参考）和Adjust（校正），根据预览效果确定参考图像。3、接边线接边线包括自动和手动绘制两种方法，也可以结合起来使用。1 下拉菜单Seamlines，选择Auto Generate Seamlines，自动绘制接边线，自动裁剪掉TM边缘“锯齿”。自动生成的接边线比较规整，可以明显看到由于颜色不同而显露的接边线。2 下拉菜单Seamlines，选择 Start editing seamlines，可编辑接边线，可以在接边处绘制多边形，之后自动将

21、绘制的多边形作为新的接边线。4、羽化羽化：在进行基于像元或地理坐标的镶嵌时，在重叠区域的边缘常有比较明显的衔接线，可以使用羽化功能对边缘进行融合，从而消除该衔接线。ENVI提供两种类型的羽化，分别是边缘羽化和切割线羽化在Seamlines/Feathering中的Feathering部分，选择Seamline Feathering（切割线羽化）。当然，也可以选择Edge Feathering（边缘羽化）。5、输出结果在Export中，可以输出格式、输出文件名、路径、格式、波段、背景值、重采样方法等参数。1 选择Output Format（输出格式）为ENVI2 在Output Filename

22、（输出文件名）中编辑文件名称，最好用英文>>点击Browser选择路径3 在Output Background Value（输出背景值）处输入04 在Resampling Method（重采样方法）处选择Cubic Convolution（三次卷积法）5 点击Finish6 静静地等待输出结果。三、图像裁剪（一）基础知识图像裁剪的目的是将研究之外的区域去除。常用的方法是按照行政区划边界或者自然区划边界进行图像裁剪；在基础数据生产中，还经常要进行标准分幅裁剪。图像裁剪有规则裁剪、利用矢量数据进行图像的不规则裁剪。规则分幅裁剪，是指裁剪图像的边界范围是一个矩形，这个矩形范围获取途径包括

23、：行列号、左上角和右下角两点坐标、图像文件、ROI/矢量文件。不规则图像裁剪，是指裁剪图像的边界范围是一个任意多边形。任意多边形可以是事先生成的一个完整的闭合多边形区域，可以是一个手工绘制的ROI（感兴趣区）多边形，也可以是ENVI支持的矢量文件。针对不同的情况采用不同的裁剪过程。本文将学习在ENVI下进行图像的规则裁剪、手动交互绘制裁剪区域和利用矢量数据进行图像的不规则裁剪。（二）ENVI操作0、数据加载1 启动ENVI（灰色图标）2 File >> Open 打开TM影像 >> OK3 对图像进行2%显示拉伸，调整大小1、规则图像裁剪1 File >>

24、Save AS >> Save As.（ENVI, NIFF, DTED）2 在file Selection面板选中要裁剪的图像，点击面板右边的小箭头3 选择要裁剪的区域 >> OK4 Save File As Parameters面板选择Output Format为ENVI5 Save File As Parameters面板Output Filename处填写文件名和保存路径 >> OK6 Layer Manager面板出现原影像和裁剪后影像2、不规则图像裁剪一：手动交互绘制裁剪区域1 Layer Manager面板的原影像处右键 选择New Regio

25、n Of Interest （新的感兴趣区）2 Region of Interest(ROI)Tool 面板Geometery下选择感兴趣区形状3 在影像处绘制闭合图形，右键选择Complete and Accept Polygon完成绘制4 Region of Interest(ROI)Tool 面板还可以修改感兴趣区名称、颜色、形状，可可以删除5 保存：Region of Interest(ROI)Tool 面板 >> Save As >> 输入文件名 选择路径 >> OK6 主界面 Toolbox >> Regions of Interest >>双击 Subset Data from ROIs7 Select Input File to subset