遥感图像预处理课件

遥感图像预处理3.1图像预处理流程3.1图像预处理流程第一步：制作标准数据，作为控制点参考源这里选择的是地形图，地形图是一种非常可靠的标准数据，精度高而且处理起来方便。第二步：对高分辨率的全色影像进行正射纠正全色影像是10米的SPOTPAN数据第三步：高分辨率影像和多光谱影像的配准、融合以SPOTPAN正射纠正结果作为基准影像，对TM影像进行图像配准；用工程区矢量数据（河北襄樊市部分区域）分别裁剪SPOT和TM影像，对裁剪结果进行图像融合，得到工程区域10米的多光谱影像。练习1-1

内容：ENVISAT的ASAR数据的几何校正数据：1-基于影像自带地理定位文件几何校正\ASARGLT几何校正GLT几何校正法利用输入的几何文件生成一个地理位置查找表文件（geographiclookuptable，GLT），从该文件中可以了解到某个初始像元在最终输出结果中实际的地理位置。地理位置查找表文件是一个二维图像文件，文件中所包含两个波段：地理校正影像的行和列，文件对应的灰度值表示原始影像每个像素对应的地理位置坐标信息，用有符号整型储存，它的符号说明输出像元是对应于真实的输入像元，还是由邻近像元生成的填实像元（infillpixel）。符号为正时说明使用了真实的像元位置值；符号为负时说明使用了邻近像元的位置值，值为0说明周围7个象元内没有邻近像元位置值。练习1-2

内容：风云三号卫星数据的几何校正数据：1-基于影像自带地理定位文件几何校正\风云三号卫星影像3.3自定义坐标系——地理坐标系常用到的地图坐标系有2种，即地理坐标系和投影坐标系。地理坐标系（球面坐标系）是以经纬度为单位的地球坐标系统，它有2个重要部分，即地球椭球体（spheroid）和大地基准面（datum）。大地基准面指目前参考椭球与WGS84参考椭球间的相对位置关系（3个平移，3个旋转，1个缩放），可以用其中3个、4个或者7个参数来描述它们之间的关系，每个椭球体都对应一个或多个大地基准面。3.3自定义坐标系——投影坐标系投影坐标系是利用一定的数学法则把地球表面上的经纬线网表示到平面上，属于平面坐标系。数学法则指的是投影类型，目前我国普遍采用的是高斯——克吕格投影（圆柱等角投影），在英美国家称为横轴墨卡托投影（TransverseMercator）。高斯—克吕格投影示意3.3自定义坐标系——大地坐标在地面上建立一系列相连接的三角形，量取一段精确的距离作为起算边，在这个边的两端点，采用天文观测的方法确定其点位（经度、纬度和方位角），用精密测角仪器测定各三角形的角值，根据起算边的边长和点位，就可以推算出其他各点的坐标。这样推算出的坐标，称为大地坐标。练习2:内容：ENVI中自定义坐标系坐标定义文件：HOME\ITT\IDL\products\envi48\map_proj文件夹下，三个文件记录了坐标信息：ellipse.txt椭球体参数文件datum.txt基准面参数文件map_proj.txt坐标系参数文件本节收获了地理投影的基本原理，大地坐标的概念了解北京54、西安80坐标系的由来及其参数掌握了在ENVI下如何自定义坐标系，包括添加椭球体、基准面和定义坐标系在ENVI下自定义了北京5419度带（6度分带）的坐标系，以便后续专题的使用3.4扫描地形图的处理扫描地形图是我们常用的标准参考源图上有公里网，从公里网上读取的坐标信息可直接用于几何校正外围有边框，在做多个地形图镶嵌时候，会发生各个地形图边缘压盖的现象。因此需要对外边框无信息部分裁切掉。地形图都会按照标准分幅形式提供，当我们使用地形图作为基准的时候，为了方便使用，会将地形图镶嵌成一整张图像练习4内容：扫描地形图外边框裁切数据：3-DRG外边框裁切练习5内容：扫描地形图镶嵌数据：4-DRG图像镶嵌本节收获掌握了扫描地形图的预处理，包括几何校正、ROI裁剪、镶嵌掌握了ImagetoMap的几何校正方法掌握了ENVI下通过键盘输入地面控制点坐标数据的几何校正操作：主菜单->Map->Registration->SelectGCPs:Imagetomap掌握了绘制感兴趣区ROI，以及利用ROI裁剪图像掌握了基于地理坐标的图像镶嵌操作主菜单->Map->Mosaicking->Georeferenced3.5SPOTPAN正射纠正——比例尺变化在所有的摄影影像中都会发生2cm影像的各处比例尺是不相同的6cm房子的宽度=8m比例尺为1:400比例尺为1:1333.5SPOTPAN正射纠正——比例尺变化在影像的铅直方向也有同样的影响房子的宽度是恒定的(8m),而在影像上的体现却各有不同,这说明各处的比例尺是变化的3.5SPOTPAN正射纠正——传感器姿态/方位2311要进行三角测量，就要给定软件计算或估计出的空间传感器的位置和方位1233.5SPOT2/4PAN正射纠正——正射纠正使用条件

对于分辨率较高（小于或等于15米），且具有RPC文件或者轨道参数的图像，可以用正射纠正的方法完成几何校正，以达到更高的精度要求。对于中等分辨率（如20米），影像覆盖区为山区，地形起伏较大。可以用正射纠正以达到较高的精度要求。3.5SPOT2/4PAN正射纠正——常见正射纠正参数文件传感器模型文件ALOS/PRISMRPCRPC文件(.rpc)ASTERRPCRPC文件(.met)CARTOSAT-1(P5)RPCRPC文件PRODUCT_RPC.TXTFORMOSAT-2PushbroomSensor星历参数文件(METADATA.DIM)IKONOSRPCRPC文件（_rpc.txt）OrbView-3RPCRPC文件(_metadata.pvl)QuickBirdRPCRPC文件(.rpb)WorldView-1/2RPCRPC文件(.rpb)GeoEye-1RPCRPC文件(.pvl/.rpc)KOMPSAT-2RPCRPC文件(.rpc)SPOT5Level1Aand1BPushbroomSensor星历参数文件(METADATA.DIM)RapidEyeRPC存在metadata文件中本节收获学会了ENVI下利用地面控制点对SPOT全色数据进行正射校正学会了影像绑定DEM数据学会了从地形图上获取地面控制点学会了ENVI下SPOT数据的正射校正工具主菜单->Map->Orthorectification->spot->OrthorectifySPOTwithGroundControl3.6Landsat7影像几何校正Landsat7影像数据是从网上免费下载的，是LPGS格式的L1T级别格式，已经经过一定的几何校正和DEM校正，使用UTMWGS84的坐标系统。要做TM多光谱数据和SPOTPAN数据的融合，前提是两景影像得互相配准，所以需要以正射校正后的SPOTPAN为基准，配准TM影像练习7内容：以正射校正SPOTPAN为基准，配准TM影像，为了做全色SPOT数据和多光谱TM数据的融合数据：6-Landsat图像配准本节收获掌握了ImagetoImage的几何校正方法（图像配准）掌握了ENVI下从栅格图像上选择控制点来配准另外一幅图像，进行几何校正的操作主菜单->Map->Registration->SelectGCPs:ImagetoImage掌握了ENVI下的自动找点功能Options->AutomaticallyGeneratePoints3.7图像裁剪图像裁剪的目的是将研究之外的区域去除，常用的是按照行政区划边界或自然区划边界进行图像的分幅裁剪。根据结果可分为规则裁剪不规则裁剪练习8内容：利用行政区划矢量边界对几何校正得到的结果进行裁剪，得到工程区域数据：7-图像裁剪本节收获掌握了ENVI下矢量数据的读取、转换掌握了ENVI下影像的不规则裁剪主菜单->BasicTools->SubsetdataviaROIs3.8图像融合将低分辨率的多光谱影像与高分辨率的单波段影像重采样生成成一副高分辨率多光谱影像遥感的图像处理技术，使得处理后的影像既有较高的空间分辨率，又具有多光谱特征。图像融合除了要求融合图像精确配准外，融合方法的选择也非常重要，同样的融合方法在用在不同影像中，得到的结果往往会不一样。3.8图像融合——ENVI中的融合方法融合方法适用范围IHS变换纹理改善，空间保持较好。光谱信息损失较大大，受波段限制。Brovey变换光谱信息保持较好，受波段限制。乘积运算（CN）对大的地貌类型效果好，同时可用于多光谱与高光谱的融合。PCA变换无波段限制，光谱保持好。第一主成分信息高度集中，色调发生较大变化，Gram-schmidt（GS）改进了PCA中信息过分集中的问题，不受波段限制，较好的保持空间纹理信息，尤其能高保真保持光谱特征。Pansharpening专为最新高空间分辨率影像设计，能较好保持影像的纹理和光谱信息。练习9内容：以SPOT4的10米全色波段和LandsatTM30米多光谱的融合操作为例，学习ENVI的融合操作流程数据：8-影像融合本节收获学习了影像融合的概念、方法了解了不同影像融合方法各自的优缺点学习了ENVI下SPOT全色和TM多光谱数据的GS融合操作主菜单->Transform->ImageSharpening->Gram-SchmidtSpectralSharpening3.9.1大气校正(传感器定标）传感器定标就是将图像的数字量化值（DN）转化为辐射亮度值或者反射率或者表面温度等物理量的处理过程传感器定标可分为绝对定标和相对定标绝对定标是获取图像上目标物的绝对辐射值等物理量相对定标是将图像目标物辐射量归一化某个值范围内，比如以其他数据作为基准。3.9.1大气校正（传感器定标方法）传感器定标的三个阶段内容：发射前的实验室定标在遥感器发射之前对其进行的波长位置、辐射精度、光谱特性等进行精确测量基于星载定标器的星上定标有些卫星载有辐射定标源、定标光学系统，在成像时实时、连续的进行定标发射后的定标（场地定标）通过选择典型的均匀稳定目标，用精密仪器进行地面同步测量感器过顶时的大气环境参量和地物反射率，利用遥感方程，建立图像与实际地物间的数学关系，得到定标参数以完成精确的传感器定标3.9.2大气校正（一、起源）太阳辐射通过大气以某种方式入射到物体表面然后再反射回传感器原始影像包含物体表面，大气，以及太阳的信息如果想了解某一物体表面的光谱属性，就必须将它的反射信息从大气和太阳的信息中分离出来。示意图大气散射直接反射邻接反射3.9.2大气校正（二、校正方法）遥感图像的大气校正方法很多。这些校正方法按照校正后的结果可以分为2种：绝对大气校正方法：将遥感图像的DN(DigitalNumber)值转换为地表反射率、地表辐射率、地表温度等的方法。相对大气校正方法：校正后得到的图像，相同的DN值表示相同的地物反射率，其结果不考虑地物的实际反射率。ENVI下FLAASH大气校正工具基于MODTRAN4+辐射传输模型支持高光谱和多光谱数据3.9.2大气校正——（三、FLAASH大气校正）FLAASH对图像文件有以下几个要求：数据是经过定标后的辐射亮度（辐射率）数据，单位是：（μW）/（cm2*nm*sr）。数据带有中心波长（wavelenth）值，如果是高光谱还必须有波段宽度（FWHM）,