ENVI遥感影像处理专题一ENVI简介打开：开始程序ENVI4.4ENVI加载一幅影像：fileOpen Image File进入文件夹文件（如can_tmr.img）再点击Open,选择波段4，单击Gray Scale单击Load Band2 2动画循环显示所有的波段在主影像窗口中选择ToolsAnimation，然后在出现的Animation Input Parameters对话框中点击OK。TM传感器的6个波段都将加载，按顺序显示，可以通过底部的动画控制器来控制动画的显示，FileCancel，取消动画显示。6 6散点图和感兴趣区散点图能快速地同时比较两个波段的值。Tools2-D Scatter Plots，出现对话框，选择两个波段，点击OK。在Scatter Plot显示中定义感兴趣区域，可以在散点图窗口中生成多边形的顶点，然后单击右键闭合多边形。相应的像素突出显示。7 7要定义第二种类，可以从散点图窗口菜单中选择Class，并选择第二种颜色，重复以上步骤。在散点图菜单中选择OptionsExport All，将导出所有感兴趣的区域，并出现ROITool对话框。也可以在主影像窗口菜单中选择OverlayRegion of Interest,ROI Tool对话框将出现在屏幕上。在缺省状态下，导入到ROI Tool对话框中感兴趣的名字会以Scatter Plot Export 开头，然后在后面加上区域的颜色和点的个数。File Cancel来关闭散点图。8 8选择感兴趣区（ROIs）从主影像显示窗口中选择OverlayRegion of Interest,或在影像中点击鼠标右键，快捷菜单中选择ROITools。接着与该主影像显示窗口相对应的ROITools就会显示在屏幕上。9 9绘制代表感兴趣区的多边形：在主影像窗口中点击鼠标左键，建立感兴趣区的第1个顶点，再次点击左键，按顺序选择更多的多边形点，点击右键闭合多边形。再一次点击右键固定多边形的位置。再右键双击填充多边形，建立完成ROI。通过选择ROI Tool对话框顶部的单选按钮，感兴趣区也可以在缩放窗口和滚动窗口中被定义。当一个ROI被定义后，该区域会显示出来。要定义一个新的感区，点击New Region按钮。再按上面的步骤操作。1010显示一幅彩色合成影像要显示彩色合成影像可以单击波段列表；单击RGB Color单选按钮，出现红、绿、蓝三个字段；依次选择三个波段7、4、1加入单击Load RGB。1111影像分类提供了非监督分类和几种监督分类。ENVI主菜单中选择ClassificationSupervisedParallelepiped, 当出现Classification Input File 对话框时，选择can_tmr.img影像，点击OK当出现Parallelepiped Parameters对话框，在对话框左上部的Select Classes from Regions列表中，单击感兴趣区上的名字来选择你创建的ROI。在对话框的右上角选择Memory，将结果保存到内存中。单击对话框中部偏右的箭头切换按钮，选择NO（Rule Image),再点击OK。分类结果加载在可用波段上。1212动态链接影像要将两幅影像链接动态显示，可以直接在一幅影像上叠合另一幅影像来进行比较分析的方式来实现。从任意一幅影像的主窗口中，选择ToolsLinkLink Displays.点击OK在任意一幅影像的主影像窗口中，将鼠标光标移动到缩放控制框中之外，然后按住左键，并移动鼠标。另一幅影像的一部分将在主影像窗口中显示出来。能够改变显示叠合区域的大小，只需按住鼠标中键，并拖到一个合适的区域即可。1313矢量叠合与处理ENVI提供了一套矢量可视化和分析工具，包括Arcview Shape文件的输入、矢量编辑和矢量查询。在可用波段列表中，单击TM的波段4，选择Gray Scale，单击Load Band，显示灰度影像；要打开一个矢量文件，可以从ENVI的主菜单中选择FileOpen Vector FileENVI Vector File;进入can_tm目录，并选择包含该地区的矢量文件can_1st.evf单击每一个矢量层的名字，查看信息在对话框的底部单击Select All Layers,来选择所有列出的层。点击Load Selected按钮，当出现Load Vector Layer后，再点击Display#1,矢量全部显示在第一个影像的窗口中1414对影像进行注记从主影像菜单栏中选择OverlayAnnotationText对话框。注记类型：从Object菜单进行选择，Text,Symbol,Rectangle,等默认的是Text，对话框随注记类型改变。放置注记：在Text文本框中输入相应的文本，改变字体颜色、大小等，然后在主影像窗口中合适的位置上，点击鼠标左键，接着文本会在所选点的位置上显示出来。使用左键拖动文本注记小圆柄，在窗口中放置文本注记。右键结束。FileSave Annotation来保存。1515添加网格在主影像窗口中选择OverlayGrid Lines。在Grid LinesParameters对话框中，选择OptionsEdit Pixel Grid Attributes下拉菜单，打开对话框。设置公里网的线宽、颜色和公里网间隔，再点击OK。最后点击Apply1616保存和输出影像从主影像窗口菜单栏中，选择FileSave Image AsImage File,Output Display to Image File,对话框就会出现在屏幕上。选择24bit彩色或8bit灰阶输出，然后再选择其他图形选项（包括注记和公里网）以及边框设置。使用所需的单选按钮，将影像结果输出到Memory或File中。点击OK，保存影像。1717Basic Tools测量工具使用测量工具，获得多边形或折线内的点之间距离的记录，以得到多边形、矩形和椭圆的周长和面积测量。1818统计：选择 Basic Tools Statistics Compute Statistics.将出现 Calculate Statistics Input File 对话框。2. 通过点击标签为 “Select Input File” 的列表中的文件名，选择输入文件。1919波段运算（Band Math）：1. 选择 Basic Tools Band Math.将出现 Band Math 对话框。假如运算结果是一个二维数组，它将接受任何有效的 IDL 数学表达式、函数或程序。2. 在标签为 “Enter an expression:” 的文本框内，输入变量名（将被赋值到整个图像波段或可能应用到一个多波段文件中的每个波段） 和所需要的数学运算符。变量名必须以字符 “b” 或 “B” 开头，后面跟着 5 个以内的数字字符 3. 一旦一个有效的表达式被输入，点击 “OK”处理。将出现 Variable/Band Name Pairings 对话框 2020 要把一个值赋给原先实例中要把一个值赋给原先实例中的变量的变量“b1”：1. 在标签为 “Variables used in expression:” 的文本框内，点击表达式 “B1”。2. 在标签为 “可利用波段列表:” 的列表中，点击所需要的波段。若选择输出到一个文件，键入一个输出文件名，或使用 “Choose” 按钮选择一个文件名，然后点击 “OK”。2121专题二分类1、非监督分类ClassificationUnsuoervisedK-Means或IsoData生成非监督分类的影像2222监督分类ClassificationSupervisedmethod，在这里Method是下拉菜单中所列的某个监督分类法（Parallelepiped, Minimum Distance, Mahalanobis Distance, Maximum Likelihood, Spectral Angle Mapper, Binary Encoding或者Neural Net)使用上节课所讲的方法来建立训练样区（ROIs)。2323波谱分类法（Endmember Collection)利用影像或者波谱库的波谱曲线来进行监督法的波谱分类。ClassificationEndmember Collection点击对话框底部的Open File按钮select a File选择can_tmr.img，点击OK；就会打开Endmember Collection: Parallel对话框（默认的）。所有的可用的分类方法都列在菜单AlgorithmMethod.2424波谱角填图分类法（Spectral Angle Mapper Classification, SAM):它是一个基于物理的波谱分类法，用N维角度将像元与参考波谱相匹配。该算法将光谱看做是空间中的矢量，矢量的维数就等于波段的个数，通过计算波谱间的角度，来判断两个波谱间的相似度。Importfrom ROI from input fileselect allApplyoutput file2525分类后处理1、分类统计（Class Statistics)ClassificationPost classificationClass Statistics，选择分类影像can_sam，然后点击OK。接着选择被用来分类的原始影像can_tmr.img，点击OK使用Class Selection对话框来选择要进行统计的类，点击Select all items，再点击OK。在Compute Statistics Parameters中选择要统计的信息，点击OK，出现统计图表。26262、混淆矩阵ENVI计算混淆矩阵是对两幅影像（分类影像和真实影像），或者对分类影像和感兴趣区进行比较。ClassificationPost ClassificationConfusion MatrixMethod，基中Method为Using Ground Truth Image 或者Using Ground Truth ROIS2727使用注记功能添加分类图例从主影像窗口菜单栏中，选择OverlayAnnotation。选择ObjectMap Key，在影像上添加图例。通过点击Annotation:Map Key对话框中的Edit Map Key Items按钮，更改所需的参数，偶发图例的属性。在显示窗口中，点击鼠标左键并拖图例，在合适的位置上放置分类图例。在影像中点击鼠标右键，锁定分类图例的位置。2828专题三Transforms (变换) 变换是将数据变为另外一种数据格式的图像处理方法，通常应用一个线性函数来实现。大多数变换的目的是提高信息的表达。变换后的图像通常比原始图像更易于解译。ENVI 允许你从 ENVI 主菜单里选择 Transform 下拉菜单，对图像进行变换。 2929BandRatios(波段比波段比)波段比特别地用于增强波段之间的波谱差异，减少地形的影响。用一个波段除以另一个波段生成了一幅能提供相对波段强度的图像。这一图像增强了波段之间的波谱差异。ENVI 能用浮点型数据格式或字节型数据格式输出波段比，默认的是浮点型数据格式。你可以将三个比率合成为一幅彩色比率合成图像(CRC)，判定每个像元波谱的大致形状。 Transforms Band Ratios 选择两个输入波段，点击 “Enter Pair” 建立一个新的波段对，列表显示在 “Selected Ratio Pairs” 中 ， 点击“OK”继续，显示 Band Ratios Parameters 对话框，ENVI 将按照在 “Min” 和 “Max”文本框里键入的数值（0255），进行拉伸输出比率值。点击OK 3030Minimum Noise Fraction Rotation (最低噪声分离旋转) MNF 变换用来从数据中消除噪声。主要通过运行正向的变换，判定哪些波段包含相关图像，用波谱子集（只包括“好”波段，或反转前平滑噪声）进行一次反向的 MNF 变换。Forward MNF Transform (正 向 的 MNF 变 换 ) Estimate Noise Statistics from the Data (由数据估计噪声统计)；点击 “Select Subset from Eigenvalues” 标签附近的按钮，选择 “Yes”。 MNF 与噪声统计的文件务必采用不同的名字。特征值大（1）的波段包含数据，特征值接近于 1 的波段包含噪声。显示 Available Bands List 中的特征图像（MNF 波段），并与 MNF 特征值图示相比较，判定哪些波段包含数据，哪些波段主要包含噪声。 3131NDVI（归一化植被指数） NDVI(Normalized Difference Vegetation Index) 是一个普遍应用的植被指数，将多波谱数据变换成唯一的图像波段显示植被分布。NDVI 值指示着像元中绿色植被的数量，较高的NDVI值预示着较多的绿色植被。NDVI 变换可以用于 AVHRR、Landsat MSS、Landsat TM、SPOT 或 AVIRIS 数据 .Transforms NDVI (Vegetation Index)。 3232TasseledCap(缨帽变换缨帽变换)缨帽变换是一种通用的植被指数，可以被用于 Landsat MMS 或 Landsat TM 数据。对于 Landsat MMS 数据，缨帽变换将原始数据进行正交变换，变成四维空间（包括土壤亮度指数 SBI、绿色植被指数 GVI、黄色成分（stuff）指数 YVI，以及与大气影响密切相关的 non-such 指数 NSI）。对于 Landsat TM 数据，穗帽植被指数由三个因子组成“亮度”、“绿度”与“第三”（Third）。其中的亮度和绿度相当于 MSS 缨帽的 SBI 和 GVI，第三种分量与土壤特征有关，包括水分状况。 Transforms Tassled Cap 3333专题四专题四Filetering(滤波滤波)Convolution Filtering (卷积滤波)卷积是一种滤波方法，它产生一幅输出图像（图像上，一个给定像元的亮度值是其周围像元亮度值加权平均的函数 ). Filter Convolutions High Pass,Low Pss, Laplacian Filter (拉普拉斯滤波器) , Directional (直通滤波); Sobel 滤波器; Roberts 滤波器3434Texture 滤波器 许多图像包含的区域以亮度变化为特征，而不单单限于亮度值。纹理指图像色调作为等级函数在空间上的改变。被定义为纹理清楚的区域，灰度等级相对于不同纹理的地区一定是比较接近的。ENVI支持几种基于概率统计或二阶概率统计的纹理滤波。Filters Texture Occurrence Measures OccurrenceMeasures（概率统计）（概率统计）Co-occurrenceMeasures（二阶概率统计）（二阶概率统计）3535Adaptive Filtering (自适应滤波) 自适应滤波运用围绕每个像元的小框里的那些像元的标准差来计算一个新的像元值。特别是，原始的像元值由基于周围有效像元（那些符合标准差标准的像元）计算的新值代替。不同于典型的低通平滑滤波，自适应滤波器在压制噪声的同时保留了图像的尖锐和细节。ENVI 提供了六个滤波器，可以通过选择 Filters Adaptive Filters Lee 滤波器，滤波器， 3636专题五Spectral Tools (波谱工具) Spectral Libraries (波谱谱库)：ENVI 波谱库被储存为 ENVI 图像格式，图像中的每条行与一个独立波谱相对应，图像中的每一个样本与一个特定波长的独立波谱测量相对应 。Spectral Tools Spectral Libraries出现一个层叠式菜单，包含波谱库浏览、重采样和建立函数 Open Spectral Library，在 Spectral Library Viewer 绘图窗口，用图显示一个波谱，在 Spectral Library Viewer 对话框中点击一个独立的波谱名 同时图示多个波谱，点击多个波谱名 在绘图窗口内，点击鼠标右键，显示被图示波谱的名字和颜色。. 3737Spectral Slices (波谱分割) 波谱切片是通过一幅多波段图像合成的一个空间的/波谱的剖面。ENVI 中的片段被存为灰阶图像，行的方向(Y)与图像被切片 (“水平的”,“垂直的”, 或“任意的”)的空间维数相对应，采样方向(X)与波谱维数（切片图像中的波段数）相对应，灰阶（DN level）显示依赖于数据校准的波谱强度（反射、辐射等）HorizontalSlice(水平切片水平切片)水平波谱的切片图像表明了波谱对输入图像数据的一条行上的所有像元的反应（所有波段）。切片需要的位置可以提前用图像窗口中的光标位置/值功能来确定 Spectral Tools Spectral Slice s Horizontal Slice在标有 “Line” 的文本框里键入用于水平切片的行数3838Spectral Math (波谱运算) 要运行这一函数，必须至少打开一个波谱，且显示在绘图窗口中。每个被处理的波谱必须被显示。 Spectral Tools Spectral Math 变量名必须以字母 “s” 或 “S” 开头，后面跟 5 个以内的数字字符。例如，如果你想计算六个波谱的平均值，数学公式为：举例：举例：(s1+s2+s3+s4+s5+s6)/6.可以被输入到文本框里，在这里 “s1” 是一个波谱，“s2” 是第二个波谱，“s3” 为第三个波谱，等等。也可以从磁盘上打开以前存储的公式。 3939PixelPurityIndex(纯净像元指数纯净像元指数)纯净像元指数 (PPI )是一种在多波谱和高波谱图像中寻找波谱最纯的像元的方法。 波谱最纯像元典型地与混合的终端单元相对应。纯净像元指数通过迭代将 N 维散点图影射为一个随机单位向量来计算。每次影射的极值像元被记录下来，并且每个像元被标记为极值的总次数也记下来。一幅“像元纯度图像”被建立，在这幅图像上，每个像元的 DN 值与像元被标记为极值的次数相对应。 纯净像元指数函数可以建立一个新的输出波段，或继续反复地将结果添加到一个已经存在的输出波段里。PPI 通常执行排除了噪声波段的最小噪声分数(MNF) 变换结果。 4040FASTPixelPurityIndex(快速纯净快速纯净像元指数像元指数)Spectral Tools Pixel Purity Index New Output Band 或 FAST New Output Band. PPI 运行 MNF转换结果，波谱子集项根据特征图像和特征值图示排除噪声波段 在 Pixel Purity Index Parameters 对话框，键入迭代次数以设定数据被影射到随机向量的次数。迭代次数越多，ENVI 越能发现极值的像元。由于 CPU 和系统配置不同，每次迭代都要占用一些时间，因此要迭代多少次，根据可利用时间而定 Threshold Factor (阈值系数)为选择极值像元，用数据单位键入一个阈值。例如，阈值为“2”，则只有大于两位数的像元才有可能被标为极值 4141用用PPI图像进行终端单元图像进行终端单元（Endmember）选择）选择处理完成以后，PPI 图像将出现在 Available Bands List 里。1 用标准 ENVI 显示程序显示图像比较亮的像元表示采用的波谱极值较多，波谱比较纯。较暗的像元表示波谱纯度较低。2 在 ENVI 主菜单上，选择 Basic Tools Cursor Location/Value 或在显示窗口处选择 Functions Interactive Analysis Cursor Location/Value 以判定图像中值的范围。用交互式密度切片对高值进行较好的表达。3 选择 Functions Interactive Analysis Region of Interest Image。Threshold to ROI 生成了一个只包含 PPI 高值的像元。特别指出，只用到最小的初始值。例如，键入一个最小值 10，将选择所有大于 10 的 PPI 值的像元作为 ROI 中包括的像元。如果在 PPI 图像中存在坏值区，则会用到最小和最大两个域值。4242Vector模块应用Vector模块打开、创建、管理矢量文件(.shp, .dxf, .arc)、l转换栅格图像成ENVI矢量(.evf)，ENVI矢量转换成.dxf。Vectoropen vectorselect vector files(can_v1.evf, *.evf)Vectorcreat new vectorlayer namefile namevector window#1modeadd new vector(new vectortype） 4343Creating Outline Maps from World Boundary Layers1. VectorCreating World Boundary Layers . OptionsCreate World Boundaries.对于确定的区域输入经纬度，全世界不输入经纬度。输入文件名点击ok.2. ENVI主菜单filegenerate image parameter选择输出图像类型（constant, hori, verti, )输入文件名ok，出现band1.44443.ENVI主菜单edit envi header选择上步产生的空图像文件（test）ok 4.Header Info对话框出现，单击Edit Attributes下拉，选择map info;5.依据地图投影及ROI，填充信息（默认）ok6.你建立了以上信息，点击available band list,选择load band7.在图像窗口菜单中选择overlayvector8.optionsimport layerok9.Overlay grid lines10. overlayannotation4545Extracting Linear Features with Intelligent DigitizerUse Intelligent Digitizer to extract linear features such as roads and rivers as vector data. You select features using intelligent mode, where you place seed points along the path of a feature and ENVI automatically finds the intermediate points.1. Selecting Band From the ENVI main menu bar, select Vector Intelligent Digitizer. Select the input band. Click OK. The image band opens in a display group and the Vector Parameters dialog appears with a layer named Intelligent Digitizer: New Layer in the Available Vector Layers list.46461.从显示窗口中， Overlay Vectors. 2.选择 File Create New Layer. 输入名称3.选择输出文件名，OK4.选择mode Add New Vectors，然后选择Mode Intelligent Digitizer Parameters点击Intelligent Digitizer Input BandsClick OK. 5.Extract features using the steps in Using Intelligent Digitizer.4747Automatically Editing Extracted Features在提取特征后，可以用 ENVIs automatic post-processing cleanup tool来清除悬挂线在Vector Parameters 菜单中，选择 Options Linear Feature Cleanup. 在活动窗口中右击, ，选择Linear Feature Cleanup.Linear Feature Cleanup Parameters dialog appears.The Dangle Length Tolerance (Pixels) default value is 20.00. Click OK. ENVI removes any dangling polylines and creates intersections between crossing polylines. 当完成后， ENVI 增加一个新层, 命名为 original_layername_clean, to the Available Vector Layers list.4848Calculating the Extracted Feature Length OptionsCalculate Length Attribute. 输入像元大小尺寸（如30m)得到evf_length？m4949Saving Intelligent Digitizer Layers 当你数字化完之后，你先保存为memory，然后再保存为file.Edit Save Changes Made to Layer.(保存为memory)主菜单中，VectorAvailable Vectors List File Save Memory Layers to File。输入文件名ok5050Converting Raster Images Raster to vectorClassification to vectorConvert ROI to dxfConvert evf to dxf5151TopographicOpen topographic file:ENVI主菜单File Open image file绘制剖面线：ToolsProfilesX Profile或Y Profile或者Arbitrary ProfileTopographictopographic modeling输入核尺寸Computing Sun Elevation Values （输入参数）aspect,slope. EnhanceFilterSmoothCreating Hill Shade Images from Color Tables Topographic Create Hill Shade Image. Sun Elevation Angle and Sun Azimuth Angle strechliner5252三维可视化浏览在运行ENVI之前，将显示器的彩色模式改为16bit或24bit.启动三维曲面浏览功能：Topographic3D SurfaceViewAssociate DEM Input File,点击DEM波段名，点击OK打开3DSurfaceViewInput Parameters选择DEM分辨率（像素数）复选框。DEM数据将会重采样到所选的分辨率。可选最低的分辨率（64）在Vertical Exaggeration中输入所需的值，其值可以增加垂直夸张的程度。点击OK5353结束语结束语谢谢大家聆听！谢谢大家聆听！54