遥感图像预处理.pptx

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,SPOT PAN,数据,第三步,：,高分辨率影像和多光谱影像的配准、融合,以,SPOT PAN,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。,3.2,基于,影像自带地理定位文件几何校正,对于重返周期短，空间分辨率较低的卫星数据，如,AVHRR,、,Modis,、,SeaWiFS,等，地面控制点的选择有相当的难度。我们可以用卫星传感器自带地理定位文件进行几何校正，校正精度主要受地理定位文件的影响。,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,ASAR,GLT,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（,geographic lookup table,，,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（,infill pixel,）。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,本,节收获,掌握,基于,影像自带地理定位,文件,的,几何校正方法,学会了,AVHRR,、,MODIS,、,ENVISAT,等数据的几何校正,学会了,ENVI,中,的自动校正,工具,的使用,主菜,单,-Map,Georeference,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（,Transverse Mercator,）。,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。,3.3,自定义,坐标系,北京,54,和西安,80,坐标系,北京,54,或者西安,80,坐标系是投影直角坐标,系,北京,54,坐标系、西安,80,坐标系实际上指的是我国的两个大地基准,面,坐标名称,投影类型,椭球体,基准面,北京,54,Gauss Kruger,（,Transverse Mercator,）,Krasovsky,北京,54,西安,80,Gauss Kruger,（,Transverse Mercator,）,IAG75,西安,80,椭球体名称,年代,长半轴（米）,短半轴（米）,扁率,WGS84,1984,6378137.0,6356752.3,1,：,298.257,克拉索夫斯基（,Krasovsky,）,1940,6378245.0,6356863.0,1,：,298.3,IAG75,1975,6378140.0,6356755.3,1,：,298.257,练习,2:,内容：,ENVI,中自定义坐标系,坐标定义,文件,：,HOMEITTIDLproductsenvi48map_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,下自定义了北京,54 19,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,3,内容：,扫描地形图的几何校正,数据：,2-DRG,几何校正,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,Image to Map,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-Select GCPs:Image to map,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-Georeferenced,3.5,SPOTPAN,正,射,纠正,为什么要进行正射纠正,?,在卫星影像和航空影像中会有一些几何误差,误差主要由以下原因引起,:,比例尺变化,传感器的姿态,/,方位,传感器的系统误差,正射纠正可以消除这些误差,3.5,SPOTPAN,正,射纠正,比例尺变化,在所有的摄影影像中都会发生,2 cm,影像的各处比例尺是不相同的,6 cm,房子的宽度,=8m,比例尺为,1:400,比例尺为,1:133,3.5 SPOTPAN,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,3.5 SPOTPAN,正射纠正,传感器姿态,/,方位,2,3,1,1,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,1,2,3,3.5 SPOTPAN,正射纠正,推帚扫描透视中心 （传感器的系统误差）,数据是沿扫描线获取的，每条扫描线都有自己的,透视中心,每条扫描线的传感器位置和方向都不同,多项式的纠正只能针对分辨率比较低的卫星影像，而对于高分辨率的卫星影像我们需要严格的物理模型（如，,dim,原数据）或者是有理函数多项式进行模拟卫星参数（如,RPC,参数）。,3.5,SPOT2/4 PAN,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。,3.5 SPOT2/4 PAN,正射纠正,常见正射纠正参数文件,传感器,模型,文件,ALOS/PRISM,RPC,RPC,文件,(.,rpc),ASTER,RPC,RPC,文件,(.met),CARTOSAT-1(P5),RPC,RPC,文件,PRODUCT_RPC.TXT,FORMOSAT-2,Pushbroom Sensor,星历参数文件,(METADATA.DIM),IKONOS,RPC,RPC,文件（,_rpc.txt,）,OrbView-3,RPC,RPC,文件,(_metadata.pvl),QuickBird,RPC,RPC,文件,(.rpb),WorldView-1/2,RPC,RPC,文件,(.rpb),GeoEye-1,RPC,RPC,文件,(,.pvl/.rpc),KOMPSAT-2,RPC,RPC,文件,(.,rpc),SPOT5 Level 1A and 1B,Pushbroom Sensor,星历参数,文件,(METADATA.DIM),RapidEye,RPC,存在,metadata,文件中,练习,6-1,内容：,以,DRG,作为控制点参考源，完成,SPOT2,全色图像的正射,纠正,数据：,5-SPOT PAN,正射纠正,练习,6-2,内容：,自定义,RPC,参数,使用控制点,数据：,5(1)-,自定义,RPC,正射纠正,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-Orthorectify,SPOT,with Ground Control,3.6 Landsat7,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,UTM WGS84,的坐标系统,。,要做,TM,多光谱数据和,SPOT PAN,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,SPOT,PAN,为基准，,配准,TM,影像,练习,7,内容：,以正,射校正,SPOT PAN,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,Image to Image,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-Select GCPs:Image to,Image,掌握了,ENVI,下的自动找点功能,Options-Automatically Generate Points,3.7,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,-Basic Tools-Subset data via ROIs,3.8,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,Landsat TM30,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-Image Sharpening-Gram-Schmidt Spectral Sharpening,3.9.1,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(Digital Number),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：（,W,）,/,（,cm,2,*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,）,这两个参数都可以通过编辑头文件信息输入（,Edit Header,）。,数据类型,支持四种数据类型：浮点型（,floating,）、长整型,(long integer),、整型（,integer,）和无符号整型,(unsigned int),。数据存储类型：,ENVI,标准栅格格式文件，且是,BIP,或者,BIL,。,波谱范围,：,400,2500nm,3.9.2,大气校正（,四,、练习）,内容：,用,FLAASH,对,Landsat TM,进行大气校正,数据,：,“,8(1)-,大气校正”,大家辛苦了！,休息休息，下一节内容更精彩！,