实验五 遥感图像处理

1、实验五遥感图像处理实验目的：通过上机操作，了解空间增强、辐射增强、频率域增强等几种遥感图象增强处理的过程和方法，加深对遥感图象增强处理的理解。通过上机操作，初步掌握遥感信息融合的方法，深入理解遥感信息融合在信息解译中的意义。实验内容：ENVI中进行直方图的交互式拉伸、卷积滤波处理、频率域滤波FFT。多光谱数据与高分辨率全色数据的融合。、遥感图像增强处理部分1、直方图的交互式拉伸ENVI用2%的系统默认线性拉伸值来显示所有图像（两边均舍去信息量的2%），经过这样处理后合成的假彩色图像层次分明、地物差异大，各类地物易于判别。从Enhance子菜单选择InteractiveStretching，出现

2、一个新的对话框，它包含输入和输出的直方图。若显示一幅RGB彩色图像，则出现三个直方图窗口，一个直方图对应于一个波段。打开交互式对话框在主图像窗口，选择EnhanceInteractivestretching在交互式对比度拉伸对话框中将显示输入和输出直方图，它们表明了当前的输入数据以及分别应用的拉伸。两条垂线（虚线）表明了当前拉伸用到的最小和最大值。对于彩色图像来说，直方图的颜色与所选择的波段颜色一致。交互式直方图窗口的底部会列出拉伸类型和直方图来源。50500255tlRed:IIBand5:can_tnr_inc128100InputHid:ngramOutpuiHistcigcim1IIC

3、-urrent；LineHistSource；FuLlSand(256000points)Apply|StretcLIFFFileStrMistgj-!un_Soui-ceDyfaiiltsOptin口eHelp、，亠-7-.注意：要把任何拉伸或直方图变化自动地应用于你的图像，选择OptionsAutoApply:On.浏览数据细节要浏览当前的DN值和指定DN值的像元数、直方图以及累积直方图，可以在直方图内按住鼠标左键并拖放随之产生的白色十字交叉指针。设置拉伸参数要更改最小和最大拉伸值，在任意一条垂直虚线上点击鼠标左键，然后拖曳到一个新位置。或在对话框顶部的文本框中输入所需值。当选择任意一条线

4、时，当前的DN、像元数、该单位DN的像元百分比以及累积百分比，显示在输入的直方图上。当指定最小和最大值时，输入所需要的实际值（例如，最小值37，最大值68）或数据的百分比（例如，最小值“2%”，最大值“98%”）。拉伸类型选择在交互式对比度拉伸对话框内的Strectch_Type菜单中包含一个所有可能提供选择的交互式拉伸类型列表。本实验完成分段线性对比度拉伸、直方图均衡化对比度拉伸。拉伸点击“Apply”，把当前的拉伸应用于显示窗口。2、卷积滤波处理空间增强技术是利用像元自身及其周围像元的灰度值进行运算，达到增强整个图像之目的。卷积滤波（Convolution）是空间增强的一种方法，处理的关键

5、是卷积计算子-系数矩阵的选择，该系数矩阵又称卷积核（Kernal）。本实验采用定向检测卷积核进行卷积运算。实验数据的构造为了突出定向检测卷积核的检测效果，在画图工具中自行构造带粗横线、垂线、对角线的图像。打开卷积滤波窗口在ENVI主菜单中，选择FilterConvolutiO打开卷积滤波窗口。翹Convolutionsandlorpholo.回1Convol口tinn百HorphologyOptioheHelpQuiclzApplyApplyToFile.卷积类型的选择ENVI中提供的卷积滤波包括：高通、低通、拉普拉斯、直通、高斯高通、高斯低通中值、Sobel、Roberts、用户自定义滤波。

6、在ConvolutionsandMorphology对话框的Convolutions菜单下选择用户自定义滤波。设置卷积参数卷积滤波需要选择一个变换核的大小。多数滤波变换核呈正方形，默认的变换核大小是3X3。注：在ImageAddBack文本框中，输入一个加回值（addback）。将原始图像中的一部分“加回”到卷积滤波结果图像有助于保持图像的空间连续性。该方法经常用于图像锐化。“加回”值是原始图像在结果图像中所占的百分比。在卷积核上输入不同方向的检测模版。（参考课本P147）卷积运算结果显示点击QuickApply进行卷积运算，并显示该结果。3、频率域滤波FFTs使用快速的傅立叶变换将原来的图像

7、变换成为显示不同空间频率成分的合成输出图像。包括图像正向的FFT、频率滤波器的交互式建立、滤波器的应用，以及FFT向原始数据空间的逆变换等操作。正向FFT变换正向的FFT生成的图像能显示水平和垂直空间上的频率成分。图像（零频率分量，zerofrequencycomponent）的平均亮度值显示在变换后图像的中心。远离中心的像元代表图像中增加的空间频率成分。这一滤波能被设计为消除特殊的频率成分，并能进行逆向变换。1选择FiltersFFTFilteringForwardFFT2出现ForwardFFTInputFile对话框时，选择要被处理的数据，需要时，可以用子集。文件选择程序与卷积滤波中用到

8、的一样。3点击“OK”。4出现ForwardFFTParameters对话框，选用“File”或“Memory”输出。若选择输出到“File”，在标有“EnterOutputFilename”的文本框里键入要输出的文件名；或用“Choose”按钮选择一个输出文件名。5点击“OK”开始FFT计算。定义FFT滤波器FFT滤波能直接被限定或作为一幅显示的正向变换的图像。滤波类型包括circularpassandcut，badpassandcut以及user-drawnpassandcut。1选择FiltersFFTFilteringFilterDefinition。选择好以后，如果显示出一幅FFT图

9、像，速选择包含FFT图像的显示数号，或选择NoDisplay指出该滤波器不与某个特定显示图像相关。如果当前显示中不包含FFT图像，在FilterDefinition对话框的顶部，“Samples”和“Lines”标签附近的文本框里键入数值，以限定滤波器的大小。2从Filter_Type下拉菜单下方的滤波列表里，选择一种滤波类型，并设置需要的参数。“Filter:/ype”参数随选择的滤波类型不同而改变。当选择上“CircularPass”或“CircularCut”滤波器时（分别是低通和高通滤波），出现“Radius”文本框，需要输入滤波半径（范围，用像元表示）。当选择上“BandPass”或

10、“BandCut”滤波器时，出现“InnerRadius”和“OuterRadius”文本框，在相应位置上键入需要的数值（用像元表示）。选择UserDefinedPass和UserDefinedCut滤波菜单项时，允许将ENVI的注记（只有多边形等形状）导入滤波器。3用“NumberofBorderPixels”参数控制用于taper滤波器（平滑滤波边缘）的像元数。零值代表没有平滑。4选择输出到“File”or“Memory”，若需要，选择一个输出文件名。点击“Apply”建立FFT滤波器。点击“Cancel”关闭FilterDefinition对话框。反向FFT变换ENVI反向FFT程序实际

11、上是两部操作，首先应用FFT滤波，然后将FFT图像反变换为原始的数据空间。1选择FiltersFFTFilteringInverseFFT。2出现InverseFFTInputFile对话框时，选择要处理的正向的FFT数据。选择的图像必须是一次正向的FFT操作的结果。文件选择程序与卷积滤波中用到的一样。3点击“OK”。4出现InverseFFTFilterFile对话框，选择应用的滤波图像。5点击“OK”。6出现InverseFFTParameters窗口时，伴随显示的输入文件特征列表，选择输出到“File”或“Memory”。若输出到“File”，键入文件名；或用“Choose”按钮，选择一

12、个输出文件名。从适当的下拉菜单里，选择输出数据的类型(字节型，整型，浮点型等)。8点击“OK”处理图像。二、遥感图像融合处理部分1、数据准备数据融合是将多幅影像组合到单一合成影像的处理过程。它一般使用高空间分辩率的全色影像或单一波段的雷达影像来增强多光谱影像的空间分辩率。为了在ENVI中进行数据融合，影像文件必须含有地理坐标，否则影像必须覆盖同一地理区域，并且有相同的像素大小、影像大小以及相同方位。2、手动HSI数据融合读取并显示ERMapper影像实验数据为TM和SPOT影像，都是二进制的文件，含有ERMaper的头文件，ENVI可以直接读取。从ENVI主菜单中，选择FileOpenExte

13、rnalFileIPSoftwareERMapper，然后选择lon_tm.ers文件。在可用波段列表对话框中，点击RGBColor单选按钮，并依次选取红、绿、蓝字段所对应的波段，点击LoadRGB来显示一幅彩色的TM影像。从ENVI主菜单中，选择FileOpenExternalFileIPSoftwareERMapper，然后选择lon_spot.ers文件。在可用波段列表对话框中，点击GrayScale单选按钮，并选取PseudoLayer波段，从Display的下拉菜单中选择NewDisplay，点击LoadBand来显示一幅灰阶的SPOT影像。调整影像大小在可用波段列表中单击SPOT影

14、像可以发现其空间尺寸为2820X1569像素，用同样的方法可用知道TM影像的空间尺寸为1007X560像素。TM影像的像素大小为28m,SPOT影像的像素大小为10m。TM影像大小必须以2.8的倍率来调整大小，以产生与SPOT影像相匹配的10m的像元。选择BasicToolsResizeData(Spatial/Spectral),选择lon_tm并单击OK,在ResizeDataParameter对话框xfac文本框中输入2.8,在yfac文本框中输入2.8009(为了使影像正确地匹配，必须输入2.8009以在y方向上增加额外地像素值，而不是2.8)。输入一个输出文件名，点击OK来调整TM影

15、像地大小。显示调整过的影像，选择ToolsLinkLinkdisplays将调整过大小的TM影像和SPOT的全色影像链接起来，使用动态链接来分析比较这两幅影像。进行手动HIS数据融合为了理解处理过程，选择进行手动数据融合。首先，TM的彩色影像转换到色度一饱和度一数值(huesaturationvalue)彩色空间。将高分辩率的SPOT影像替换数值(value)波段，并将其拉伸到01之间，以满足正确的数据范围，再将从TM影像中获取的色度、饱和度以及从SPOT影像中获取的数值进行反变换，转回到红一绿一蓝彩色空间。这个过程产生一幅输出图像，其包含了从TM影像中获取的颜色信息以及从SPOT影像中获取的

16、空间分辩率信息。HSV正变换从ENVI的主菜单选择TransformColorTransformsRGBtoHSV，然后选择调整过大小的TM数据作为输入的RGB影像。输入要输出的文件名，点击OK执行变换。拉伸SPOT影像并替换TM数值波段从ENVI的主菜单选择BasicToolsStretchData单击lon_spot文件，然后点击OK。在DataStretching对话框的outputData部分中，在Min文本框中输入0，在Max文本框中输入1,并输入一个输出文件名。单击OK,将SPOT影像的数据拉伸为浮点型，范围为01.0。(3)HSV反变换从ENVI的主菜单选择TransformCo

17、lorTransformsHSVtoRGB,选择转换过的TM影像和Hue和Saturation波段作为变换的H和S波段。选择拉伸过的SPOT影像作为变换的V波段，点击OK。在HSVtoRGBParameters对话框中输入要输出的文件名，点击OK进行反变换。(4)显示结果在可用波段列表中点击RGBColor单选按钮，并按顺序点击反变换后的R、G、B波段。在点击LoadRGB按钮来显示一幅经过融合的TM/SPOT的彩色影像。显示融合后的影像，选择ToolsLinkLinkDisplays将融合后的影像，同调整过的大小的TM影像，以及SPOT的全色影像链接起来。使用动态链接来分析、比较这些图像。3、自动HSV变换融合进行自动HSV数据融合在ENVI的主菜单选择TransformImageSharpeningHSV。如果调整过大小的TM彩色影像已在显示窗口中，则可以在SelectInputRGB对话框中直接选择合适的影像显示窗口。否则，就要SelectInputRGBInputBands对话框中，选择RedLayer、GreenLayer、BlueLayer所对应的调整过大小的TM影像波段，然后