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1、ENVI下实用的波段运算（bandmath）工具ENVI Band Math是一个灵活的图像处理工具，其中许多功能是无法在任何其它的图像处理系统中获得的。由于每个用户都有独特的需求，利用此工具用户自己定义处理算法，应用到在ENVI打开的波段或整个图像中，用户可以根据需要自定义简单或复杂的处理程序。例如：可以对图像进行简单加、减、乘、除运算，或使用IDL编写更复杂的处理运算功能。波段运算实质是对每个像素点对应的像素值进行数学运算。如图15.1为一个简单波段运算的示意图，运算表达式是三个变量相加，每一个变量对应于一个图像数据，对这三个图像数据求和并输出结果图像。表达式中的每个变量不仅可以对应于单一
2、波段，也可以是一个多波段的栅格文件。例如：在表达式b1+b2+b3中，如果b1是一个多波段图像文件，b2、b3为单一波段，则结果为b1所对应的文件的所有波段分别和b2、b3进行求和。 图15.1 波段运算示意图Band Math工具下面以求三个图像数据的和为例介绍Band Math工具的使用。在使用Band Math之前需要将图像数据打开。（1） 在ENVI主菜单中，选择Basic Tools Band Math，打开Band Math对话框（图15.2）。（2） 运算表达式输入框（Enter an expression）：b1+b2+b3（3） 单击OK按钮，打开Variables to B
3、ands Pairings对话框（图15.3），为运算表达式中各个变量赋图像文件或者图像波段。（4） 在Variables to Bands Pairings对话框中，Variables used in expression列表框中选择变量b1，单击Map variable to Input file按钮，为变量b1指定一个多波段图像文件（注：一旦第一个波段或文件被选中，只有那些具有相同行列数的波段被显示在波段列表中。）。（5） Variables used in expression列表框中选择一个变量b2，在Available Bands List选择Band4波段，同样方法为b3选择Ba
4、nd5波段。（6） 单击Choose按钮，选择文件名及路径保存结果，单击OK按钮执行运算。 图15.2 Band Math对话框 图15.3 Variables to Bands Pairings对话框在Band Math对话框中，以下是其他按钮的功能说明： 单击Add to List按钮，可以将表达式添加到Previous Band Math Expression列表中，这个列表还显示未重启ENVI之前使用过表达式。单击Save按钮可以将列表中的运算表达式保存为外部文件（.exp）。 单击Restore按钮可以将外部运算表达式文件导入。Clear按钮可以清除列表中的所有运算表达式。 Dele
5、te按钮可以删除选择的运算表达式。使用波段运算需要满足4个基本条件：1) 必须符合IDL语言书写波段运算表达式所定义的处理算法或波段运算表达式必须满足IDL语法。不过，书写简单的波段运算表达式无须具备IDL的基本知识，但是如果所感兴趣的处理需要书写复杂的表达式，建议学习用于波段运算的IDL知识。2) 所有输入波段必须具有相同的空间大小由于波段运算表达式是根据pixel-for-pixel原理作用于波段的，因此输入波段在行列数和像元大小必须相同。对于有地理坐标的数据，如果覆盖区域一样，但是由于像元大小不一样使得行列数不一致，在进行波段运算前，可以使用Basic Tools Layer Stack
6、ing功能对图像进行调整。3) 表达式中的所有变量都必须用Bn（或bn）命名表达式中代表输入波段的变量必须以字母“b”或“B”开头，后跟5位以内的数字。例如：对3个波段进行求和运算的有效表达式可以用以下3种方式书写： b1 + b2 + b3 B1 + B11 + B111 B1 + b2 + B34) 结果波段必须与输入波段的空间大小相同波段运算表达式所生成的结果必须在行列数方面与输入波段相同。 摘自ENVI遥感图像处理方法科学出版社第三次印刷波段运算（bandmath）工具中常用的函数BandMath工具能够方便的执行图像中各个波段的加、减、乘、除、三角函数、指数、对数等数学函数计算，也可
7、以使用IDL编写的函数。BandMath工具使用函数都是基于IDL的数据组运算符。 IDL的数组运算符使用方便且功能强大。它们可以对图像中的每一个像元进行单独检验和处理，而且避免了FOR循环的使用（不允许在波段运算中使用）。数组运算符包含关系运算符（LT、LE、EQ、NE、GE、GT）、Boolean运算符（AND、OR、NOT、XOR）和最小值、最大值运算符（）。这些特殊的运算符对图像中的每个像元同时进行处理，并将结果返还到与输入图像具有相同维数的图像中。例如：要找出所有负值像元并用值-999代替它们，可以使用如下的波段运算表达式：（b1 lt 0）*（-999）+（b1 ge 0）* b1
8、关系运算符对真值（关系成立）返回值为1，对假值（关系不成立）返回值为0。系统读取表达式（b1 lt 0）部分后将返还一个与b1维数相同的数组，其中b1值为负的区域返回值为1；其他部分返回值为0，因此在乘以替换值-999时，相当于只对那些满足条件的像元有影响。第二个关系运算符（b1 ge 0）是对第一个的补充找出那些值为正或0的像元，乘以它们的初始值，然后再加入替换值后的数组中。这个用法可以扩展到两个图像中，比如图像1中值大于220（有云部分）用图像2中对应的像素值代替，其余保留图像1中的值，表达式就可以写成： （b1 lt 220）*b2+（b1 le 220）* b1类似的使用数组运算符的表
9、达式为波段运算提供了很强的灵活性。下表中描述了BandMath工具中常用的IDL数组操作函数，详细介绍，请参阅IDL Reference Guide。 种类操作函数基本运算加（+）、减（-）、乘（*）、除（/）三角函数正弦sin（x）、余弦cos（x）、正切tan（x）反正弦asin（x）、反余弦acos（x）、反正切atan（x）双曲正弦sinh（x）、双曲余弦cosh（x）、双曲正切tanh（x）关系和逻辑运算符小于（LT）、小于等于（LE）、等于（EQ）、不等于（NE）、大于等于（GE）、大于（GT）AND、OR、NOT、XOR最小值运算符（）其他数学函数指数（）和自然指数（exp（x）自然对数（alog（x）以10为底的对数（alog10（x）整型取整round（x）、ceil（x）、和floor（x）平方根（sqrt（x）绝对值（abs（x）
