8专题高光谱数据的处理与分析.ppt
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1、ENVI/IDL专题专题四四:高光谱数据的处高光谱数据的处理与分析理与分析ENVI/IDL专题背景专题背景n n高光谱分辨率遥感(高光谱分辨率遥感(HyperspectralRemote HyperspectralRemote SensingSensing)n n空间成像的同时,记录下成百个连续光谱通道数据空间成像的同时,记录下成百个连续光谱通道数据n n光谱通道窄(光谱通道窄(10-210-2)而连续,)而连续,从每个像元均可提取从每个像元均可提取一条连续的光谱一条连续的光谱曲线曲线ENVI/IDL专题介绍专题介绍n n高光谱遥感本身的特点具有很大的应用高光谱遥感本身的特点具有很大的应用前景
2、前景n n本专题介绍本专题介绍高光谱图像预处理高光谱图像预处理、物质、物质识别、图像识别、图像分类的处理分类的处理流程流程ENVI/IDL1、图像预处理、图像预处理ENVI/IDL图像预处理图像预处理n n高光谱图像的高光谱图像的预处理主要是辐射校正预处理主要是辐射校正,辐射校正,辐射校正包括传感器定标和大气纠正。包括传感器定标和大气纠正。ENVI/IDL1.1 1.1 传感器定标(一、定义)传感器定标(一、定义)n n传感器定标就是将图像的数字量化值(传感器定标就是将图像的数字量化值(DNDN)转化)转化为辐射亮度值或者反射率或者表面温度等物理量为辐射亮度值或者反射率或者表面温度等物理量的处
3、理的处理过程过程n n传感器定标可分为绝对定标和相对传感器定标可分为绝对定标和相对定标定标n n绝对绝对定标是获取图像上目标物的绝对辐射值等定标是获取图像上目标物的绝对辐射值等物物理量理量n n相对相对定标是将图像目标物辐射量归一化某个值范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。围内,比如以其他数据作为基准。ENVI/IDL1.1 1.1 传感器定标(二、定标方传感器定标(二、定标方式)式)n n传感器传感器定标定标的的三三个个阶段内容:阶段内容:n n发射发射前的实验室前的实验室定标定标n n在遥感器发射之前对其进行的波长位置、辐射精度、在遥感器发射之前对其进行的
4、波长位置、辐射精度、光谱特性等进行精确测量光谱特性等进行精确测量n n基于基于星载定标器的星上星载定标器的星上定标定标n n有些卫星载有辐射定标源、定标光学系统,在成像有些卫星载有辐射定标源、定标光学系统,在成像时实时、连续的进行时实时、连续的进行定标定标n n发射发射后的定标(场地定标后的定标(场地定标)n n通过通过选择典型的均匀稳定目标,用精密仪器进行地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
5、成精确的传感器定标关系,得到定标参数以完成精确的传感器定标ENVI/IDL1.2 1.2 大气校正(一、起源)大气校正(一、起源)n n太阳辐射通过大气以某种方式入射到物体表面然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后再反射回传感器n n原始影像包含物体表面,大气,以及太阳的信息原始影像包含物体表面,大气,以及太阳的信息n n如果想了解某一物体表面的光谱属性,就必须将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。它的反射信息从大气和太阳的信息中分离出来。ENVI/IDL示意图示意图大气散射直接反射邻接反射ENVI/IDL1.2 1.2
6、大气校正(二、校正方法)大气校正(二、校正方法)n n遥感图像的大气校正方法很多。这些校正方法按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照校正后的结果可以分为2 2种:种:n n绝对大气校正方法:将遥感图像的绝对大气校正方法:将遥感图像的DN(Digital DN(Digital Number)Number)值转换为地表反射率、地表辐射率、地表值转换为地表反射率、地表辐射率、地表温度等的方法。温度等的方法。n n相对大气校正方法:校正后得到的图像,相同的相对大气校正方法:校正后得到的图像,相同的DNDN值表示相同的地物反射率,其结果不考虑地物值表示相同的地物反射率,其结
7、果不考虑地物的实际反射率。的实际反射率。n nENVIENVI下下FLAASHFLAASH大气校正大气校正工具工具n n基于基于MODTRAN4+MODTRAN4+辐射传输辐射传输模型模型n n支持支持高光谱和多光谱高光谱和多光谱数据数据ENVI/IDL1.2 1.2 大气校正(三、练习)大气校正(三、练习)n n专题内容:专题内容:n n用用FLAASHFLAASH对对AVIRISAVIRIS航空高光谱航空高光谱数据数据进行大气校正进行大气校正n n数据数据:n n“18-18-高高光谱数据的处理与分析光谱数据的处理与分析1-1-大气大气校正校正”ENVI/IDL2、波谱库、波谱库ENVI/
8、IDL2.1 2.1 标准波谱库(一)标准波谱库(一)n nENVIENVI自带多种标准波谱库,包括建立在自带多种标准波谱库,包括建立在JPLJPL波谱波谱库基础上的,从库基础上的,从0.42.50.42.5m m三种不同粒径三种不同粒径160160种种“纯纯”矿物的波谱。美国矿物的波谱。美国USGSUSGS从从0.42.50.42.5m m包括包括近近500500种典型的矿物和一些植被波谱。来自种典型的矿物和一些植被波谱。来自Johns Johns Hopkins UniversityHopkins University(JHUJHU)的波谱包含)的波谱包含0.4140.414m m。IGC
9、P246IGCP246波谱库有波谱库有5 5部分组成,通过部分组成,通过对对2626个优质样品用个优质样品用5 5个不同的波谱仪测量获得。个不同的波谱仪测量获得。植被波谱库由植被波谱库由Chris Elvidge Chris Elvidge 提供,范围是提供,范围是0.42.50.42.5m m。ENVI/IDL2.1 2.1 标准波谱库(二)标准波谱库(二)n n浏览标准波谱库数据:浏览标准波谱库数据:n nHOMEITTIDLIDL80productsenvi48spec_libHOMEITTIDLIDL80productsenvi48spec_libENVI/IDL2.2 2.2 自定义
10、波谱库自定义波谱库n nENVIENVI提供自定义波谱库功能,允许您基于不同的提供自定义波谱库功能,允许您基于不同的波谱来源创建波谱库,波谱来源包括:波谱来源创建波谱库,波谱来源包括:ASCIIASCII文文件,由件,由ASDASD波谱仪获取的波谱文件,其他波谱库,波谱仪获取的波谱文件,其他波谱库,感兴趣区均值,波谱剖面和曲线等等感兴趣区均值,波谱剖面和曲线等等。n n步骤步骤n n输入波长范围输入波长范围n n波谱收集波谱收集n n保存波谱库保存波谱库ENVI/IDL2.3 2.3 波谱库交互波谱库交互n n波谱库浏览器提供很多的交互功能,包括设置波波谱库浏览器提供很多的交互功能,包括设置波
11、谱曲线的显示样式、添加注记、优化显示曲线谱曲线的显示样式、添加注记、优化显示曲线等等n n编辑数据、绘图参数编辑数据、绘图参数n n添加注记添加注记n n波谱曲线波谱曲线对比对比n nENVI/IDL3、端元波谱、端元波谱ENVI/IDL端元波谱端元波谱n n端元的物理意义是指图像中具有相对固定光谱的端元的物理意义是指图像中具有相对固定光谱的特征地物类型,它实际上代表图像中没有发生混特征地物类型,它实际上代表图像中没有发生混合的合的“纯点纯点”。类似于监督分类中的训练样本。类似于监督分类中的训练样本n n端元光谱的确定有两种方式:端元光谱的确定有两种方式:n n使用光谱仪在地面或实验室测量到的
12、使用光谱仪在地面或实验室测量到的“参考端元参考端元”,一般从标准波谱库选择一般从标准波谱库选择n n在遥感图像上得到的在遥感图像上得到的“图像端元图像端元”:n n从二维散点图中基于几何顶点的端元提取从二维散点图中基于几何顶点的端元提取n n借助纯净像元指数(借助纯净像元指数(Pixel Purity IndexPixel Purity IndexPPIPPI)和)和n n维可视化工具用于端元波谱收集维可视化工具用于端元波谱收集n n基于连续最大角凸锥(基于连续最大角凸锥(Sequential Maximum Angle Sequential Maximum Angle Convex Cone
13、Convex Cone简称简称SMACCSMACC)的端元自动提取。)的端元自动提取。ENVI/IDL4、高光谱图像物质识别、高光谱图像物质识别ENVI/IDL4 4 物质识别物质识别n nENVIENVI提供许多波谱分析方法,包括:二进制编码、提供许多波谱分析方法,包括:二进制编码、波谱角分类、线性波段预测(波谱角分类、线性波段预测(LS-FitLS-Fit)、线性波)、线性波谱分离、光谱信息散度、匹配滤波、混合调谐匹谱分离、光谱信息散度、匹配滤波、混合调谐匹配滤波(配滤波(MTMFMTMF)、包络线去除、光谱特征拟合、)、包络线去除、光谱特征拟合、多范围光谱特征拟合多范围光谱特征拟合等等E
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- 关 键 词:
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