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1、遥感影像前期处理专题遥感影像前期处理专题遥感影像前期处理专题遥感影像前期处理专题 仰满荣仰满荣 航天星图科技北京有限公司航天星图科技北京有限公司ENVI主要内容主要内容辐射纠正辐射纠正1几何校正几何校正 2正射校正正射校正3数据融合数据融合4影像的裁剪与镶嵌影像的裁剪与镶嵌5辐射纠正辐射纠正遥感成像过程十分复杂，经历从辐射大气层地球表面大遥感成像过程十分复杂，经历从辐射大气层地球表面大气层传感器等一系列复杂的过程，这一过程每个环节都受到各种气层传感器等一系列复杂的过程，这一过程每个环节都受到各种因素（遥感器、大气、太阳高度角、地形等）的干扰。导致遥感器因素（遥感器、大气、太阳高度角、地形等）的
2、干扰。导致遥感器获得的测量值与地表真实反射信息是不一样的。获得的测量值与地表真实反射信息是不一样的。如果我们想要了解某如果我们想要了解某一物体表面的真实光一物体表面的真实光谱属性，我们必须消谱属性，我们必须消除这些辐射失真。除这些辐射失真。辐射校正就是为了消辐射校正就是为了消除各种因素的干扰，除各种因素的干扰，获得地表真实反射率获得地表真实反射率数据。数据。利用利用ENVI进行辐射校正进行辐射校正ENVI辐射校正方法有辐射校正方法有:辐射定标辐射定标,大气纠正以及高光谱影像辐射纠正方法大气纠正以及高光谱影像辐射纠正方法.Basic Tools/Preprocessing辐射定标辐射定标 （遥感
3、器的校正（遥感器的校正,可以消除偏移和增益因子）可以消除偏移和增益因子）（）（）Calibration utilities（AVHRRTM（）（）General Purpose Utilities Apply gain and offfset(（适用于辐射值（适用于辐射值 LA*DN+B,B:偏移，偏移，A:增益）增益）（）直接运用波段运算工具（）直接运用波段运算工具 大气校正大气校正（消除大气中各种因素的影响）（消除大气中各种因素的影响）（）直方图最小值去除法（）直方图最小值去除法,消除大气散射的影响消除大气散射的影响（）采用大气纠正模型的方法（）采用大气纠正模型的方法FLAASH 高光谱影
4、像辐射校正高光谱影像辐射校正（有别于其他多波段影像（有别于其他多波段影像，赵英时赵英时P175)（）（）对数残差对数残差log（）平场域（）平场域（flat field)（）（）IAR反射率反射率（）经验线性（）经验线性 FLAASH大气校正大气校正 FLAASH大气校正是利用影像信息大气校正是利用影像信息,如坐标如坐标,传感器传感器,像元大小像元大小,水气水气,气溶胶等信息气溶胶等信息,采用了采用了MODTRAN4+大气纠正模型大气纠正模型,来反演卫星获取时来反演卫星获取时相关参数相关参数,从而实现大气纠正从而实现大气纠正.ENVI可以对以下数据进行可以对以下数据进行FLAASH大气校正大气
5、校正:多光谱：多光谱：QuickBird、Ikonos、Landsat、SPOT、AVHRR、ASTER、MODIS、MERIS、AATSR、IRS 高光谱：高光谱：HYPERION、HYMAP、AVIRIS、HYDICE、CASIv输入文件准备输入文件准备经过定标后辐射率数据经过定标后辐射率数据ENVIENVI标准影像格式标准影像格式,BIP,BIP或者或者BILBIL存储方式存储方式,浮点型浮点型(推荐推荐),),对于整型数据：对于整型数据：数据带有数据带有wavelenthwavelenth值，如果是高光谱数据值，如果是高光谱数据还要求带有还要求带有FWHMFWHM值值 整型辐射率影像整
6、型辐射率影像缩放因子缩放因子浮点型辐射率影像浮点型辐射率影像mW/(cm2*nm*sr)FLAASH大气校正基本参数设置大气校正基本参数设置文件输入输出设置文件输入输出设置影像中心坐标影像中心坐标传感器传感器影像获取时间影像获取时间大气模型大气模型,水气去除水气去除气溶胶气溶胶模型模型,气气溶胶去除方法溶胶去除方法光谱打磨光谱打磨多多(高高)光谱设置光谱设置高级设置高级设置FLAASH大气校正参数设置大气校正参数设置v大气模型大气模型(六种六种)根据影像纬度和季节确定根据影像纬度和季节确定v消除水气影响消除水气影响具有具有15nm以上波谱分辨率，且至少覆盖以下波谱以上波谱分辨率，且至少覆盖以下
7、波谱范围之一：范围之一：10501210nm(优先考虑优先考虑)，770870nm，8701020nm。v气溶胶模型气溶胶模型(四种四种)消除气溶胶影响消除气溶胶影响2-Band（K-T）:要求数据波段覆盖要求数据波段覆盖660nm和和2100nm波谱波谱.能见度能见度v光谱打磨光谱打磨(高光谱数据高光谱数据)对波谱曲线进行微调对波谱曲线进行微调,使波谱曲线更加近似于真实地使波谱曲线更加近似于真实地物的波谱曲线物的波谱曲线v多光谱设置多光谱设置(模型参数设置模型参数设置)水气去除模型参数水气去除模型参数(吸收通道吸收通道,反射通道反射通道)气溶胶模型参数设置（用气溶胶模型要求数据波段气溶胶模型
8、参数设置（用气溶胶模型要求数据波段覆盖覆盖660nm和和2100nm波谱波谱.）KT upper 21002250nmKT lower 640680nmv高光谱设置高光谱设置(模型参数设置模型参数设置)自动选择通道定义自动选择通道定义(推荐推荐)设置通道定义设置通道定义FLAASH大气校正参数设置大气校正参数设置FLAASH大气校正参数设置大气校正参数设置v高级设置高级设置光谱定义文件光谱定义文件气溶胶高度气溶胶高度CO2混合比率：混合比率：390ppm使用领域纠正使用领域纠正使用以前的使用以前的MODTRAN模型计算结果模型计算结果设置设置MODTRAN模型的光谱分辨率设模型的光谱分辨率设置
9、置MODTRAN多散射模型多散射模型FLAASH校正效果校正效果相对辐射校正效果：增强图像对比度相对辐射校正效果：增强图像对比度,可以去除一些薄雾可以去除一些薄雾,但是不能去云但是不能去云.视觉效果不会很明显视觉效果不会很明显,但是光谱特征差别很大但是光谱特征差别很大FLAASH校正前后校正前后对数残差辐射校正对数残差辐射校正 对数残差定标前后波谱曲线对比对数残差定标前后波谱曲线对比几何校正几何校正遥感器在获取数据时遥感器在获取数据时,会引起影像变形，传感器自身会引起影像变形，传感器自身的移动、如地球曲率等影响都会引起像点发生位移，投的移动、如地球曲率等影响都会引起像点发生位移，投影方式不同会
10、引起部分影像被拉伸等影方式不同会引起部分影像被拉伸等几何校正就是利用地面控制几何校正就是利用地面控制点点(GCP)纠正各种因素引起的纠正各种因素引起的遥感图像的几何变形，对影像遥感图像的几何变形，对影像进行地理坐标定位，获得真实进行地理坐标定位，获得真实坐标信息坐标信息。从而实现与标准图从而实现与标准图像或地图的几何整合。像或地图的几何整合。利用利用ENVI进行几何校正进行几何校正几何校正一般包括几何粗校正和几何精校正。几何校正一般包括几何粗校正和几何精校正。粗校正及系统误差校正，一般由卫星地面站来完成。粗校正及系统误差校正，一般由卫星地面站来完成。粗校正处理后图像仍有较大的残差，需要对图像进
11、粗校正处理后图像仍有较大的残差，需要对图像进行进一步的处理，即几何精校正。行进一步的处理，即几何精校正。bldr_tmbldr_spotMap/RegistrationImage to Image Image to mapv几何校正包括两方面的内容几何校正包括两方面的内容,一是图像空间像元一是图像空间像元位置的变换位置的变换;二是在标准空间内对变换后各像二是在标准空间内对变换后各像元亮度值的计算元亮度值的计算第一步第一步:进行空间变换进行空间变换,实现几何位置纠正实现几何位置纠正,通通常采用多项式的方法常采用多项式的方法,建立变换前图像坐标建立变换前图像坐标（x,y）与变换后图像坐标（）与变换
12、后图像坐标（u,v）的关系）的关系第二步第二步:对变换后的各像元亮度值进行重采对变换后的各像元亮度值进行重采样样,常用的采样方法有最近邻法常用的采样方法有最近邻法,双线性内插双线性内插法法,三次卷积等三次卷积等几何纠正原理几何纠正原理GCP点选取点选取v选取原则选取原则清晰的定位识别标志：道路交叉点，河流弯清晰的定位识别标志：道路交叉点，河流弯曲或分叉处，海岸线弯曲处，飞机场，水坝曲或分叉处，海岸线弯曲处，飞机场，水坝等等所选控制点地物不随时间变化所选控制点地物不随时间变化在没有做地形纠正的图像上选取控制点在没有做地形纠正的图像上选取控制点,应应该在同一高度进行该在同一高度进行图像边缘部分一定
13、要选取控制点图像边缘部分一定要选取控制点尽可能满幅均匀选取尽可能满幅均匀选取GCP点选取点选取v数目确定数目确定控制点数目的控制点数目的最低限最低限是按多项式未知系数是按多项式未知系数n的多少来确定的。的多少来确定的。GCP数最少为数最少为(n+1)(n+2)/2 一次多项式：一次多项式：3个个 二次多项式：二次多项式：6个个 在图像边缘处，在地面特征变化大的地区，在图像边缘处，在地面特征变化大的地区，需要增加控制点需要增加控制点一般采用二次多项式方法一般采用二次多项式方法,一景数据一景数据20个控个控制点左右制点左右正射纠正正射纠正v主要目的主要目的:消除地形的影响或是相机方位引起的变形消除
14、地形的影响或是相机方位引起的变形等等.vENVI的正射纠正条件的正射纠正条件影像数据影像数据需要需要RPC(rational polynomial coefficients)或者或者RSM(replacement sensor model)参数参数高程信息高程信息(DEM或者给平均高程或者给平均高程)地面控制点（可选）地面控制点（可选）Geoid：影像数据获取地的大地水准面和平均海拨面的高：影像数据获取地的大地水准面和平均海拨面的高程差程差v正射纠正正射纠正这些数据提供这些数据提供RPC等系统参数等系统参数正射校正参数输入正射校正参数输入影像重采样方法影像重采样方法背景值背景值高程高程Geoi
15、d：大地水准面与当地平均海平：大地水准面与当地平均海平面的偏差面的偏差 数据融合数据融合数据融合实质上是将高分辨率影像空间特征与低分辨率影数据融合实质上是将高分辨率影像空间特征与低分辨率影像多光谱特征组合到一副影像像多光谱特征组合到一副影像,使得融合后影像即具有高分辨使得融合后影像即具有高分辨率影像空间特征率影像空间特征,又具有低分辨率影像多光谱特征又具有低分辨率影像多光谱特征.SPOT+=ENVI菜单下的几种融合方法菜单下的几种融合方法Transform/Image sharpen/HSV Brovey 图像的归一化。即图像的归一化。即RGB都乘以都乘以 高分辨率数据与彩色波段总高分辨率数据
16、与彩色波段总和的比值和的比值Gram-Schmidt Spectral Sharpening 高保真融合方法，要求影像高保真融合方法，要求影像带有地理坐标，并配准带有地理坐标，并配准PC Spectral Sharpening 基于主成分分析的波谱增强基于主成分分析的波谱增强CN Spectral Sharpening 它使用来自锐化图像的高分辨率（和低它使用来自锐化图像的高分辨率（和低分辨率）波段对输入图像的低空间分辨率波段进行增强，它保持输分辨率）波段对输入图像的低空间分辨率波段进行增强，它保持输入图像的原始数据类型和动态范围的基础上，同时对任何数量的波入图像的原始数据类型和动态范围的基础
17、上，同时对任何数量的波段进行锐化。段进行锐化。vGS高保真融合方法原理高保真融合方法原理模拟一个全色影像波段模拟一个全色影像波段,这个全色影像波段将参与这个全色影像波段将参与GS变换变换,最后再反变换最后再反变换,即可产生分辨率增强的多光谱影像即可产生分辨率增强的多光谱影像;ENVI参数设置里有四种方法可供选择参数设置里有四种方法可供选择平均值法：利用多个波段的平均值模拟一个低分辨率全色图像。平均值法：利用多个波段的平均值模拟一个低分辨率全色图像。选择输入文件：选择多光谱图像的其中一个波段作为低分辨全色数据。选择输入文件：选择多光谱图像的其中一个波段作为低分辨全色数据。通过传感器类型创建：为相
18、应的传感器模拟一个全色图像，从传感器通过传感器类型创建：为相应的传感器模拟一个全色图像，从传感器下拉列表中选择传感器类型，下拉列表中选择传感器类型，IKONOS,IRS1,Landsat7,QuickBird,SPOT 5等等用户自定义滤波函数：为选择的滤波函数模拟一个全色图像。用户自定义滤波函数：为选择的滤波函数模拟一个全色图像。两个优点两个优点:处理的波段数没有限制处理的波段数没有限制产生的高空间分辨率多光谱影像不仅保持了低空间分辨率光谱的特性产生的高空间分辨率多光谱影像不仅保持了低空间分辨率光谱的特性,且信息失真小且信息失真小新疆库车卫星影像图新疆库车卫星影像图（Landsat7 742
19、波段与第八波段融合）波段与第八波段融合）ENVI提供多种裁剪方式提供多种裁剪方式:Basic tools/resize dataImage 适合裁剪一个目视区域适合裁剪一个目视区域map 适合精确裁剪适合精确裁剪ROI/evf 裁剪已知范围裁剪已知范围File 裁剪一个与已知文件具有相同大小的文件裁剪一个与已知文件具有相同大小的文件波谱子集的裁剪波谱子集的裁剪注意：、利用该工具可以进行图像重新采样注意：、利用该工具可以进行图像重新采样、ENVI的裁剪工具不仅可以裁剪大小还可以裁剪波段的裁剪工具不仅可以裁剪大小还可以裁剪波段Basic tools/subset data via ROI 利用利用
20、ROI进行快速裁剪，可以进行无规则多边形裁剪进行快速裁剪，可以进行无规则多边形裁剪,(如省界裁剪，打开省界矢量转成如省界裁剪，打开省界矢量转成ROI,然后进行裁剪然后进行裁剪)注意：可以进行无规则多边形裁剪注意：可以进行无规则多边形裁剪 数据裁剪数据裁剪Basic tools/mosaicing或者或者map/mosaicingENVI镶嵌的方式有两种镶嵌的方式有两种 基于像元的镶嵌基于像元的镶嵌(手工定位手工定位)基于地理坐标的镶嵌基于地理坐标的镶嵌(自动定位自动定位)参数设置：忽略零值、边缘羽化参数设置：忽略零值、边缘羽化 添加裁切线添加裁切线、颜色平衡、颜色平衡注意：注意：设置裁切线时要先看清楚裁切线怎设置裁切线时要先看清楚裁切线怎么走，然后在要去掉的影像的那一么走，然后在要去掉的影像的那一边要标上一个符号，保存注记。边要标上一个符号，保存注记。数据镶嵌数据镶嵌