实验三envi几何校正

遥感实验实验三几何纠正一、实验目的

了解ENVI软件的基本内容和基本操作方法掌握几何校正的原理与操作步骤练习遥感图像的裁剪和镶嵌基本操作二、实验原理

ENVI（TheEnvironmentforVisualizingImages），由美国系统研究公司（ResearchSystemINC.）开发。1、几何较正遥感图像的几何位置上发生变化，产生诸如行列不均匀；像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等，称为遥感图像的几何畸变。产生几何畸变的原因主要有:（1）遥感平台位置和运动状态变化的影响：航高、航速、俯仰、翻滚、偏航。（2）地形起伏的影响：产生像点位移。（3）地球表面曲率的影响：一是像点位置的移动；二是像元对应于地面宽度不等，距星下点愈远畸变愈大，对应地面长度越长。（4）大气折射的影响：产生像点位移。（5）地球自转的影响：产生影像偏离。（6）传感器自身的性能、结构等因素。因此，需要对遥感图像进行几何校正。遥感图像的几何校正目前有三种方案，即系统校正、利用控制点校正以及混合校正。遥感数据接收后，首先由接受部门进行校正，这种校正叫系统校正，即把遥感传感器的校准数据、传感器的位置、卫星姿态等测量值代入理论校正公式进行几何畸变校正；利用控制点纠正，而用户拿到这种产品后，由于使用目的的不同或投影及比例尺不同，仍旧需要做进一步的几何校正，这就需要对其进行几何精校正即利用地面控制点GCP混合校正则是由一般地地面站提供的遥感CCT已经完成了第一阶段的几何粗校正，用户所要完成的仅仅是对图像做进一步的几何精校正。几何精校正就是利用地面控制点GCP对各种因素引起的遥感图像几何畸变进行校正。几何精纠正从数学上说，其原理是通过一组GCP建立原始的畸变图像空间与校正空间的坐标变换关系，利用这种对应关系把畸变空间中全部要素变换到校正中间中去，从而实现几何精校正。几何精校正需要完成两个环节的内容：一是像素坐标的变换，即将图像坐标转变为地图或地面坐标；二是对坐标变换后的像素亮度值进行重采样。ENVI软件中进行几何校正的计算模型方法主要有多项式模型（Polynomial）、仿射变换模型（RST）、局部三角网模型（Triangulation）。多项式模型在卫星图像校正过程中应用较多。在应用此模型时，需要确定多项式的次方数，通常选择2次或3次。选择的次方数与所需要的最少控制点是相关的，最少控制点计算公式为（N+1）*（N+2）/2，其中N为次方数，即选择多少次多项式N就是多少，而所需要的最少控制点数目即为（N+1）*（N+2）/2，ENVI中重采样方式主要有最邻近点法（nearestneighbor）、双线性内插法（bilinear）以及三次卷积内插法（cubicconvolution）。可根据需要选择不同的内插方法进行重采样，选择不同的采样方法效果不同。三、实验步骤

界面系统介绍（二）文件的存取输出与显示1．图像存取与显示。第一步，点击ENVI软件主菜单File>>openImagefile，选择打开的Image文件，点击打开。打文件打开后，将自动添加到可利用波段列表中。第二步，图像以灰度方式显示。在vailableBandsList（ABL）中选择GrayScale方式，并选择需要显示的单波段图像，点击LoadBand，软件自动建立显示窗口Display#1并进行显示，窗口组成：主图像窗口、滚动窗口、缩放窗口。第三步，练习窗口操作。（1）主图像Image窗口：（400*400）100％显示（全分辨率显示）scroll的方框，可交互式分析、查询信息。主图像窗口内的功能菜单：在主图像窗口内点击鼠标右键，切换隐藏子菜单的开启和关闭。该"Functions"菜单控制所有的ENVI交互显示功能，这包括：图像链接和动态覆盖；空间和波谱剖面图；对比度拉伸；彩色制图；诸如ROI的限定、光标位置和值、散点图和表面图等交互特征；诸如注记、网格、图像等值线和矢量层等的覆盖（叠置）；动画以及显示特征。（2）滚动Scroll窗口：全局，重采样(降低分辨率)显示一幅图像。只有要显示的图像比主图像窗口能显示的图像大时，才会出现滚动窗口。滚动窗口位置和大小最初在envi.cfg文件中被设置并且可以被修改。（3）缩放Zoom窗口：（200*200）显示image的方框。缩放系数（用户自定义）出现在窗口标题栏的括号中。第四步，图像以彩色方式显示。在vailableBandsList（ABL）中选择RGBColor模式，这时，在vailableBandsList（ABL）中出现R、G、B三个通道，按照彩色合成方案分别将不同单波段图像放入三个通道内，按照RGB加色法生成彩色图像。点击Display#1下拉箭头，新建一显示窗口，点击LoadRGB，将合成图像在新建窗口中显示出来。2.数据输出

(1)选择File>>Savefileas，ENVI输出数据格式如下图所示。(2)选择主影像窗口中菜单File>>SaveImageAs>>imagefile,将出现下图，注意：如输出彩色图像，在Resolution处必须选择24位选项，输出文件类型可以根据需要进行选择。三、几何校正第一步：打开并显示图像文件1.选取已有的bldrtm_m和bldr_tm待校正图像遥感影像作为实验数据，bldrtm_m已做过几何校正，带有地图信息，因此将其作为基准影像，bldr_tm待校正图像不具有地图信息，是要校正的图像。2.打开基准图像（bldrtm_m）和待校正图像（bldr_tm待校正图像），并在窗口中显示，#1为基准图像显示窗口，#2为待校正图像显示窗口。如下图所示（左边是参考图像，右边是待校正图像）：第二步：启动几何校正模块1.在envi软件菜单栏点击Map—Registtation—SlectGCPs：ImagetoImage即影像对影像来校正。2.选择基准图像为Display

#1，校正图像为Display

#2。点击OK进入采集地面控制点。第三步：采集地面控制点1.选择控制点,在两幅图像中选择位置相同的点并将光标精确定位为同名点，选择的控制点精度要高，如河流、道路交叉点。选取地面控制点时要遵循以下几基本原则：选取的点要均匀分布，高程基本一致，选取特征明显的点，要有足够的数量。2.第一个点选好后，单击Add

Point，然后，按照同样步骤选择其它控制点，精确选取4个点后就可以预测。3.用软件自带的功能选取更多的点：把十字架放在参考影像某个地物，点选predict，则待校正影像就会自动跳转到与参考影像相对应的位置，而后再进行适当的调整并选点，总共选取25个控制点。4.控制点选择结束后，首先把控制点保存：选择ground

controlpoints窗口上的file>>savegcpasASCII

出现下图：点击OK，保存已选取的控制点信息,控制点文件后缀为.pts格式。如需恢复以前存储的GCPs:①选择File>>RestoreGCPsfromASCII.②输入需要的GCP.pts文件名。

5.

选择ground

controlpoints窗口上的ShowList,显示控制点详细信息：6．对于RMS过高的点（小于0.5，最大不超过1），直接删除重新选取，或者进行微调，选择Update更新。第四步：选择校正参数输出结果1.在groundcontrol

points.对话框中选择options>>warpfile(asimage

tomap)，出现如下图所示窗口，选择要校正的图像。2.选择OK进入registrationparameters对话框：图中重采样选择Bilinear，背景值（Background）为0，选择输出途径和文件名。注意：要求按三种不同几何校正方法进行校正，得到三种不同校正后图像，并进行对比分析。3、几何校正的计算模型ENVI提供三种计算模型：仿射变换（RST）。多项式模型（Polynomial）。局部三角网（Triangulation）。4、冲采样的方法1）最邻近法。2）双线性内插法。3）三次卷积内插法。第五步：检验校正结果1.同时在两个窗口打开图像，#1显示基准图像，#3显示校正后的图像。2.右键选择Geographic

Link命令，选择需要链接的两个窗口，进行检验。四、图像裁剪（选做）

方法：1.规则裁剪

2.不规则裁剪：又包括人工绘制区域裁剪（感兴趣区裁剪）、利用已有区域文件进行裁剪和掩膜。

掩膜：Masking工具允许创建和使用图像掩膜，掩膜是有0和1值组成的一个二进制图像。当在某一功能中应用掩膜时，1值区域被处理，被屏蔽的0值区域不被包括在计算中。它可以用于ENVI的多项功能，包括统计、分类、分离、匹配滤波、包络线去除和波段特征拟合。1.规则裁剪ENVI：BasicTools>>ResizeData>>ResizeDataInputFile对话框（如下图）。①选择需要切割的原始图像；②选择SpatialSubset或SpectralSubset方式；③若设置空间切割方式（SpatialSubset>>selectSpatialSubset）点击“Image”；④出现SubsetbyImage对话框，Subset的尺寸用2种形式，移动图像上的方框或直接填写samples/lines（列/行）值；⑤若设置波段范围（SpectralSubset>>FileSpectralSubset），选择波段；若要根据已选择的感兴趣区域进行切割，可用ENVI：BasicTools>>SubsetDataviaROIs。若要使用与上次输入的空间大小相同的文件的空间子集，点击“Previous”按钮。注：ResizeData还可以进行图像重采样（如下），若仅仅进行子区的选择，则不要调整OutputFileDimensions。*图像左上角为原点(1.1---列.行)。2．感兴趣区域裁剪打开影像bldrtm_m后，在图像的主影像窗口点击Overlay>>RegionofInterest，来用感兴趣区进行裁剪。出现如上对话框后就可以在你选的窗口上画感兴趣区，画完点右键结束，再在画的区域中点右键填充颜色，就得到了需要的感兴趣区。点击感兴趣区窗口中的File>>SubsetDataViaROIs，就可以实现在影像上裁剪出感兴趣区。点击OK，loadband显示裁剪结果。五、影像镶嵌（选做）

包括：将以像元为基础的图像或应用地理坐标系的图像镶嵌起来两种方式首先，利用影像裁剪功能先从bldrtm_m中裁剪出两部分图像，然后，利用图像镶嵌功能实现两部分图像的镶嵌。（1）基于pixel：将以像元为基础的图像镶嵌起来。操作步骤：选择Map>>Mosaicking>>PixelBased，打开PixelBasedMosaic镶嵌界面。Import>>ImportFiles>>选择要镶嵌的影像，定义镶嵌范围（行列号、影像拉框选择、地理坐标，引入其他文件范围等），键入镶嵌输出的维数（或尺寸），选择镶嵌所用的波段>>OK。选择或键入镶嵌尺寸的大小>>OK。调整、确定影像的相对位置。分别选择影像—右键点击—EditEntry：对背景值、羽化值、匀光等进行设置。所有参数设置完成以后>>File>>SaveTemplate：生成临时效果影像，方便检查、调整。生成最终结果：File>>Apply>>确定输出象素大小、重采样方式、输出路径及文件名、背景值等>>OK。（2）基于地理坐标：

操作步骤：选择Map>>Mosaicking>>Georeferenced，打开MapBasedMosaic镶嵌界面。Import>>ImportFiles>>选择要镶嵌的影像，定义镶嵌范围（行列号、影像拉框选择、地理坐标，引入其他文件范围等），键入镶嵌输出的维数（或尺寸），选择镶嵌所用的波段。

分别选择影像—右键点击—EditEntry：对背景值、羽化值、匀光等进行设置。所有参数设置完成以后—File—SaveTemplate：生成临时效果影像，方便检查、调整。生成最终结果：File—Apply—确定输出象素大小、重采样方式、输出路径及文件名、背景值等—OK。六、影像统计分析（选做）

1．统计特征分析ENVI：BasicTools>>Statistics>>ComputerStatis