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1、ENVI 初步学习和影像增强处理一、实习目的一、实习目的通过对 ENVI 软件的初步学习和实习操作，了解遥感图像处理的基本原理、 流程以及软件系统的基本构成和功能，加深对所学课程原理的理解，为从事相 关项目的研究和开发奠定基础。对于影像增强需要掌握直方图的概念、生成方 法，通过对不同图像直方图的比较，理解直方图所反映的图像性质；了解图像 增强和滤波的多种方法，掌握直方图均衡、分段线性拉伸、密度分割、平滑、 锐化、边缘增强的方法；通过图像增强和滤波多种方法的实习，掌握改善遥感 图像视觉效果的有效方法。二、实验数据介绍二、实验数据介绍本次实习的数据为 landsat7 ETM:yaoyifei.i
2、mg。三、实验过程三、实验过程 图像增强处理图像增强处理1空间域增强空间域增强1.1 点运算点运算步骤步骤：打开一个多光谱图像，在主图像窗口中，选择 Ehance-Interactive stretching,打开交互式直方图拉伸操作对话框。1.1.11.1.1 LinearLinear 线性拉伸线性拉伸步骤步骤： 选择 Streth_Type-Linear，然后选择 Options-Auto Apply，打开自动应 用，如图 1.1.1-1 所示。 注：注： 设定拉伸范围，使用鼠标移动直方图的白色垂直线虚线即可，或者在 Streth 中输入 DN 值或者百分比。图 1.1.1-1 Linea
3、r 线性1.1.21.1.2 PiecewisePiecewise linearlinear步骤步骤：选择 Streth_Type- Piecewise linear，然后选择 Options-Auto Apply，打开自动应用，如图 1.1.2-1 所示。 注：注：在直方图的任意位置点击鼠标中键，即可以增加一个节点；使用鼠标移动 直方图的白色垂直线虚线即可移动点的位置；删除点单击鼠标右键。图 1.1.2-1 Piecewise linear1.1.31.1.3 GaussianGaussian步骤步骤：选择 Streth_Type- Gaussian，然后选择 Options-Auto Ap
4、ply，打开 自动应用，如图 1.1.3-1 所示。 注注：直方图的一条红色曲线显示的是被选的 Gaussian 函数，被拉伸的数据分布 呈现白色，叠加在红色的 Gaussian 函数上。 图 1.1.3-1 Gaussian1.1.41.1.4 EqualizationEqualization（直方图均衡化）（直方图均衡化）步骤步骤：选择 Streth_Type- Equalization，然后选择 Options-Auto Apply， 打开自动应用，如图 1.1.4-1 所示。 注注：输出的直方图用一条红色的曲线显示均衡化的函数，被拉伸的数据分布呈 现白色叠加显示。图 1.1.4-1 直
5、方图均衡化1.1.51.1.5 SquareSquare RootRoot步骤：步骤：选择 Streth_Type- Square Root，然后选择 Options-Auto Apply，打 开自动应用，如图 1.1.5-1 所示。 注：注：输出的直方图用一条红色的曲线显示平方根的函数，被拉伸的数据分布呈 现白色叠加显示。图 1.1.5-1 Square Root1.1.61.1.6 ArbitraryArbitrary步骤：步骤：选择 Streth_Type- Arbitrary，然后选择 Options-Auto Apply，打开 自动应用，如图 1.1.6-1 所示。 注：注：也可以把
6、一幅图像的直方图与另一幅图像的直方图进行匹配。图 1.1.6-1 Arbitrary1.1.71.1.7 直方图匹配（直方图规格化）直方图匹配（直方图规格化）步骤：步骤：打开两幅图像，并且显示在 Display 中，选择 Ehance-Histogram Matching，选择 Ehance-Interactive stretching,打开交互式直方图拉伸操 作对话框，如图 1.1.7-1 和 1.1.7-2 所示。 注：注：使用直方图匹配可以把一幅图像的直方图匹配到另一幅图像的直方图上； 输出直方图用红色显示，被匹配直方图用白色显示。图 1.1.7-1 直方图规格化图 1.1.7-2 直方
7、图规格化1.2 邻域运算邻域运算1.2.1 图像锐化图像锐化 High pass步骤：步骤：打开一幅影像，单击菜单选项的 Filter-Convolutions and Morphology，单击 Convolution 菜单的 High Pass 选项，如图 1.2.1-1 所示， 选择某一波段，如图 1.2.1-2 所示，输出的影像如图 1.2.1-3 所示。 注：注：卷积滤波是通过消除特定的空间频率来增强图像，锐化主要是增强图像的 高频成分，突出图像的边缘信息，提高图像的细节反差。图 1.2.1-1图 1.2.1-2图 1.2.1-3 锐化 High Pass1.2.2 图像平滑图像平滑
8、 Low pass步骤：步骤：打开一幅影像，单击菜单选项的 Filter-Convolutions and Morphology，单击 Convolution 菜单的 Low Pass 选项，选择某一波段，输出的 影像如图 1.2.2-1 所示。 注：注：平滑目的在于消除图像各种干扰的噪声，使图像的高频成分消退，平滑掉 图像的细节，使其反差降低，保存了低频的成分。图 1.2.2-1 平滑 Low pass2. 频率域增强频率域增强2.1 快速傅里叶变换快速傅里叶变换 FFT步骤：步骤：打开一幅 TM 影像，单击菜单选项的 Filter-FFT Filtering-Forward FFT。在 F
9、orward FFT Input File 对话框中，选择输入的图像文件。如图 2.1- 1 所示， 输出的 FFT 图像如图 2.1-2 所示。 注：注：从图上可以看出：中间很亮的部分集中了图像的低频信息，外围较暗部分 集中了图像的高频信息，外框中两个较明显小白条是周期性条带噪声，方向与 空间域中图像垂直。图 2.1-1图 2.1-2 FFT2.2 定义定义 FFT 滤波器滤波器步骤：步骤：在菜单中单击菜单选项的 Filter-FFT Filtering-Filter Definition，在 Filter Definition 对话框中，选择当前 FFT 图像 Display 窗 口，单击
10、 OK，如图 2.2-1 所示，在 Filter_Type 选择 Circuit Pass（低通） ， 如图 2.2-2 和 2.2-3 所示，点击 OK，输出图层如图 2.2-4 所示。类似设定 Filter_Type 选择 Circuit Cut（高通） ，如图 2.2-5 所示，点击 OK，输出图层 如图 2.2-6 所示。图 2.2-1图 2.2-2 定义 FFT 滤波器图 2.2-3 （低通）平滑 Low Pass图 2.2-4 （低通）平滑 Low Pass图 2.2-5 （高通）锐化 High Pass图 2.2-6（高通）锐化 High Pass2.3 反向反向 FFT 变换变
11、换步骤：步骤：在菜单中单击菜单选项的 Filter-FFT Filtering-Inverse FFT，选择 FFT 图像，如图 2.3-1 所示，单击 OK，在 Inverse FFT Filter File 对话框中，分别选择低通和高通滤波图像，单击 OK，输出的低通和高通影像分别如图 2.3- 2 和 2.3-3 所示。 注：注：首先应用 FFT 滤波，然后将 FFT 图像反变换回空间域数据；并且由于平滑 或者锐化的原因使图像看起来变得模糊。实验时在此犯了错误，在进行反 FFT 变化时首先打开一个定义了滤波器的文件，出现错误，并及时询问老师改正。图 2.3-1图 2.3-2 反向 FFT
12、 变换(低通)图 2.3-3 反向 FFT 变换（高通）3 彩色增强彩色增强3.1 伪彩色增强（密度分割法）伪彩色增强（密度分割法）步骤：步骤：打开一影像，选择波段 TM Band1，如图 3.1-1。在 TM Band1 菜单中选择 Tools-Color Mapping-Density Slicing。选择 TM Band1，如图 3.1-2，点击 OK，如图 3.1-3，点击 Apply，输出的结果如图 3.1-4。 注：注：密度分割法是伪彩色增强的最简单方法，就是根据灰度的大小，将不同的 灰度范围划分为不同的层，并且赋予不同的颜色，时成为一幅彩色影像。图 3.1-1图 3.1-2图 3
13、.1-3图 3.1-4 密度分割法3.2 假彩色增强假彩色增强步骤：步骤：打开一幅 TM 影像，在 Available Bands List 窗口中，选择 RGB Color，将 TM 的波段 Band4、Band3、Band2 分别 RGB，打开合成的假彩色影像， 如图 3.2-1 所示。 注：注：假彩色即 TM432 影像；真彩色即 TM321 影像。图 3.2-1 TM4324多图像代数运算多图像代数运算 4.1 差值法差值法步骤：步骤：单击 ENVI4.7 软件菜单 Basic Tools-Band Math，输入差值运算式 b1- b2，添加差值运算式，如图 4.1-1，单击 OK，
14、分别添加 Band TM1 和 Band TM2，如图 4.1-2 所示，生成图像如图 4.1-3 所示。 注：注：当输入其它字母时，系统提示错误或者直接转化为 B（b） ，推断系统默认 的表达式字母为 B（b） 。加法运算可以用来消弱随机噪声，差值运算可以用来 进行动态监测。图 4.1-1图 4.1-2图 4.1-3 差值法4.2 比值法比值法步骤：步骤：比值法步骤类同差值法，只将运算表达式改为 b1/b2，输出结果如图 4.2-1 和 4.2-2。 注：注：比值运算可以用来消除阴影。图 4.2-1图 4.2-2 比值法4.3 混合运算法混合运算法步骤：步骤：混合法步骤类同差值法，只将运算表
15、达式改为 b1+b2-b3/b4，输出结果 如图 4.3-1 和 4.3-2。图 4.3-1图 4.3-2 混合运算法5多光谱图像转换多光谱图像转换5.1 主成分变换（主成分变换（K-L 变换）变换）步骤：步骤：单击菜单 Transform-Principal Components-Forward Pc-Compute New Statistics and Rotate，选择图像，如图 5.1-1 所示，单击 OK，如图 5.1-2 所示，输出的 Band 1 和 Band3 分别如图 5.1-3 和 5.1-4 所示。 注：注：第一主分量集中了最大的信息量，最终计算结果大约等于 83%；第一
16、、二、 三分量集中了大约 93%的信息量。图 5.1-1图 5.1-2图 5.1-3 K-L 变换后的 Band1 和分析特征值窗口图 5.1-4 K-L 变换分析后的 Band35.2 缨帽变换缨帽变换步骤：步骤：单击菜单 Transform-Tasseled Cap，如图 5.2-1 所示，选择图像，单 击 OK，在 Input File Type 中选择 landsat 7 ETM，如图 5.2-2 所示，单击 OK，输出 Brighness 图层如图 5.2-3 所示。 注：注：主成分变换和缨帽变换的图层比较，如图 5.2-4 所示。图 5.2-1图 5.2-2图 5.2-3 缨帽变换图 5.2-4 主成分变换和缨帽变换的图层比较四、实验体会四、实验体会本次实验主要是对 ENVI 软件的初步学习和一些简单的实习操作，通过本 次上机的实验学习，对遥感图像处理的基本原理、流程、操作步骤以及软件系 统的基本构成和功能有了一个清晰的认识，加深对课堂所学原理的理解，提高 了自己
