遥感图像处理及ENVI IDL操作实践 第一章 绪论(33P).ppt

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1、遥感图像处理及ENVI/IDL操作实践,北京师范大学 资源学院,第一章 绪论,一、为什么要开设这门课程？二、这门课程讲什么内容？三、如何讲授、学习这门课程？四、如何评价学习效果？五、讨论,一、为什么要开这门课程（1）,与遥感、生态、资源、环境专业的研究生交流无从着手、缺乏系统的训练，无法解决具体的问题。学生学习存在的问题重理论、轻实践；理论与实践脱节；记住了各种公式，但不知它们的物理意义。,本课程教学目标：针对遥感图像处理中的具体问题，综合遥感原理和数字图像处理中的理论知识，借助遥感软件进行系统的实践训练，使学生掌握基本的遥感图像处理原理及操作过程，为利用遥感数据解决科学研究问题奠定基础。,一

2、、为什么要开这门课程（2）,与本课程密切相关的三类知识：（1）遥感原理 主要讲述了遥感过程及其技术系统，遥感过程是指遥感信息的获取、传输、处理，以及分析判读和应用的全过程。它包括遥感信息源（或地物）的物理性质、分布及其运动状态；环境背景以及电磁波光谱特性；大气的干扰和大气窗口；传感器的分辨能力、性能和信噪比；图像处理及识别；以及人们的视觉生理和心理及其专业素质等等。遥感过程实施的技术保证则依赖于遥感技术系统。,一、为什么要开这门课程（3）,电磁辐射与遥感过程,一、为什么要开这门课程（4）,（2）数字图像处理 数字图像处理是指将图像信号转换成数字信号并利用计算机对其进行处理的过程。早期的图像处理

3、的目的是改善图像的质量，它以人为对象，以改善人的视觉效果为目的。图像处理中，输入的是质量低的图像，输出的是改善质量后的图像，常用的图像处理方法有图像增强、复原、编码、压缩等。数字图像处理主要有三方面的目的：提高图像的视感质量、提取图像中所包含的某些特征或特殊信息、图像数据的变换、编码和压缩，以便于图像的存储和传输。图像质量提升 图像特征选取 图像信息提取,一、为什么要开这门课程（5）,（3）遥感软件 对遥感图像进行各种加工运算处理的软件系统。通用软件：针对常用遥感数据及常规处理方法的软件系统，在具体应用时，不但要求用户要有专业知识，还要对遥感有较为深入的了解。如：ERDAS IMAGINE、E

4、NVI、PCI GEOMATICA等。业务软件：针对某一具体业务的遥感图像处理软件，它更为专业，是根据特定的用户群进行定制开发的软件系统，由于各项功能均模块化，只要求用户具有相应的专业知识，但对遥感知识的要求较低。如：生态资产遥感评估软件系统、统计遥感软件系统。,一、为什么要开这门课程（6）,ERDAS IMAGINE软件主要特点（用户较广）方便和直观的操作步骤使用户操作非常灵活。常用的图像处理算法都可用图形菜单驱动，用户也可指定批处理方式(batch)。图像处理过程可以用于具有不同分辨率的图像数据上，输出结果的分辨率可由用户指定。支持对不同图像数据源的交集、并集和补集的图像处理。图解空间建模

5、语言，EML和C语言开发包的应用使得解决应用问题的客户化更加容易与简单。,一、为什么要开这门课程（7）,ENVI软件主要特点（遥感专业用户，用户越来越多）ENVI（The Environment for Visualizing Images）是一套功能齐全的遥感图像处理系统，是处理、分析并显示多光谱数据、高光谱数据和雷达数据的高级工具。强大的影像显示、处理和分析系统；丰富的可供二次开发调用的函数库；与IDL结合，使数据处理非常灵活。与ArcGIS结合，使遥感与GIS制图、GIS分析更为方便灵活。,一、为什么要开这门课程（8）,PCI GEOMATICA软件主要特点（测绘专业用户）遥感影像处理、

6、摄影测量、GIS空间分析、专业制图功能。航空正射影像处理、卫星正射影像处理、光学卫星影像自动DEM提取。具有C语言开发工具包和底层开发工具，由150个C和FORTRAN源程序和库构成，具备完备的语法结构。用户可用它们编写应用系统、访问数据库和外设、显示影像和进行影像处理。同时它还提供PCI用户界面编辑功能。,一、为什么要开这门课程（9）,用户评论一：比较熟悉erdas and envi，其他的没用过。envi 功能较多。开始喜欢用erdas，现在慢慢钟爱envi。个人感觉还是envi更加好一点，虽然界面不如erdas顺眼。用户评论二：这个依个人的使用而有差别，ERDAS功能相对强大，但操作起来

7、并不是太方便。ENVI的操作简单快捷，而且用IDL二次开发的功能非常强，但ENVI中的有些功能做出来效果没有ERDAS好。用户评论三：可能还是核心算法上的差别吧，影像拼接就是一个很明显的例子，两三景用ENVI拼还可以，要是多了，拼出来就跟乞丐服一样，花花绿绿的；用ERDAS就不一样了，十几景图像照样能拼出好的效果，而且有很多个选项，比如颜色平衡，直方图匹配，边缘羽化等。,ERDAS与ENVI比较,一、为什么要开这门课程（10）,ERDAS界面友好，模块化；ENVI功能全，灵活，目前与GIS结合相对紧密。数据运算条件：如果数据行列数不同，ENVI一般不能运算，它要求参与运算的数据行列数相同，然后

8、基于文件坐标进行运算，这样可以提高运算效率；而ERDAS则会根据文件的投影坐标先计算文件坐标，然后再进行数据运算，所以ERDAS可以处理具有不同分辨率的图像，支持对不同图像数据源的交集、并集和补集的图像处理。,ERDAS与ENVI比较,一、为什么要开这门课程（11）,数据存储格式不一样：ERDAS的数据和相关信息均存储在同一个文件（后缀为img的文件，rrd是金字塔文件）；ENVI的数据和相关信息分别存储在不同的文件（数据文件一般无后缀，头文件的后缀为hdr）。ERDAS文件的格式封闭，不同格式之间的转换比较困难，但文件一般不会丢失；ENVI文件的格式开放，不同格式之间的转换比较容易，但数据文

9、件和头文件分开，容易丢失文件。（ENVI头文件示例及分析：至少包含五种信息：行数、列数、波段数、数据类型、波段排列方式）,ERDAS与ENVI比较,二、讲什么内容（1）,（1）图像存储（与文件打开）主要讲述遥感数据的特点、存储方式、文件格式。特点：多波段、数据量大。存储方式：BSQ、BIL、BIP文件格式：ASCII；Binary：General Binary,GeoTiff,Imagine,Grid.难点：存储方式重点：存储方式、文件格式,二、讲什么内容（2）,（2）图像显示（与统计分析）主要讲述遥感数据计算机显示原理及特点、图像增强、图像直方图分析。显示原理：真彩色、假彩色、伪彩色（颜色查

10、找表的映射）。图像增强：各类图像增强方式及特点。直方图分析：直方图的概念及在图像分析中的作用。难点：显示原理重点：图像增强、直方图分析。,二、讲什么内容（3）,（3）图像常规预处理主要讲述遥感数据的切割、图像镶嵌、叠加、存储方式转换、文件格式转换、图像掩膜。难点：图像镶嵌匀色重点：图像镶嵌匀色、存储方式转换、图像掩膜,二、讲什么内容（4）,（4）图像变换主要讲述主成份变换（PC）、独立成份变换（IC）、最小噪声分离变换（MNF）、颜色空间变换、缨帽变换（tasseled cap）等。难点：各种变换的原理重点：各种变换的物理意义,二、讲什么内容（5）,（5）辐射定标与大气校正主要讲述遥感数据的辐

11、射定标、大气校正原理与方法、FLAASH。难点：大气校正原理重点：FLAASH操作,二、讲什么内容（6）,（6）几何校正主要讲述遥感数据的几何校正原理与方法：图像对图像、图像对地图、具有已知几何信息的图像校正。难点：具有已知几何信息的图像校正重点：几何校正原理,二、讲什么内容（7）,（7）图像滤波（去噪声）主要讲述傅里叶变换滤波去噪声的原理、小波变换去噪声的原理、卷积去噪声的原理（均值、中值、数学形态学）。难点：傅里叶变换及小波变换去噪声的原理重点：滤波去噪声的原理与方法、卷积去噪声的原理和方法,二、讲什么内容（8）,（8）图像融合主要讲述图像融合的基本原理和常见方法：HSV,Brovey,G

12、-S,PC,CN,Wavelet等。难点：PC,Wavelet融合的原理，操作过程中的直方图匹配。重点：图像融合的基本原理和基本操作过程。,二、讲什么内容（9）,（9）图像分类主要讲述图像非监督分类与监督分类的基本原理、基本操作过程、各种具体分类器的原理和操作过程。难点：各种分类器的参数配置原理。重点：图像非监督分类与监督分类的基本原理、基本操作过程。,二、讲什么内容（10）,（10）案例分析MODIS时序数据去噪声主要讲述MODIS时序数据去噪声的原理和各类常见方法。难点：遥感图像处理过程中各类知识的综合运用。重点：遥感图像处理过程中各类知识的综合运用。,二、讲什么内容（11）,（11）案例

13、分析基于时序数据的植被物候信息提取及统计分析主要讲述基于NOAA/AVHRR时序数据的植被物候信息提取原理、实现步骤及后续的统计分析与制图。难点：遥感图像处理过程中各类知识的综合运用。重点：遥感图像处理过程中各类知识的综合运用。,二、讲什么内容（12）,本课程教学目录（1）绪论（2）ENVI基本操作介绍（3）IDL基本操作介绍（4）图像存储（5）图像显示（6）图像常规处理（7）图像变换（8）辐射定标与大气校正,（9）几何校正（10）图像滤波（11）图像融合（12）图像分类（13）案例一：MODIS时序数据去噪声（14）案例二：基于时序数据的植被物候信息提取及统计分析,三、如何教，如何学,课程学

14、习方式：多看、多练、多思考，一定要勤动手。赵英时等，遥感应用分析原理与方法，北京：科学出版社，2003 朱虹，数字图像处理基础，北京：科学出版社，2005ENVI Tutorials ENVI Programmers Guide网上论坛，如：研学论坛,课程讲授方式：案例分析解决方案ENVI/IDL实现,四、如何评价学习效果,学生考核主要根据出勤率和实习报告来确定。出勤率：占20%，不低于10次。低于10次，每次扣4分；低于5次，不及格。实习报告：每位学生根据自己的研究方向及兴趣，选择一项待讲解的专题内容，在课堂前一周与老师充分沟通，掌握该专题所涉及的原理及ENVI操作；然后在下一堂课进行演示；

15、课后根据老师的讲解内容和自己掌握的知识整理成实习报告。要求结合案例进行分析与讲解；要像讲故事一样把自己的感受与理解用通俗的语言写出来，而不是“人云亦云”；所有实习报告要附上参考文献。,五、讨论,1.你为什么想学习遥感图像处理这门课程？研究方向的需要？个人兴趣？仅作了解？2.你期望学习遥感图像处理这门课程后，应达到什么样的目标？对相关遥感知识有比较系统的了解能进行一般的遥感图像处理能进行生态、资源环境方面的遥感建模,思考题,如果有人交给你一幅很不熟悉的遥感影像，让你对它进行土地利用分类，你将如何着手对这幅遥感影像进行处理？,祝大家学习进步！,第十二章：一、分类的背景知识（1）,案例一：有20个幼儿园的小朋友，他们的身高均在0.7m左右，体重均在15kg左右，他们穿相同的园服，但他们穿的鞋子不一样（男孩的鞋子颜色较为素净，女孩的较为鲜艳；但也有男孩穿鲜艳的鞋子，女孩穿素净的鞋子），他们的头发长短有所不同（大部分男孩的头发较短，大部女孩的头发较长，但也有女孩的头发和男孩一样短），请根据以上特征将这20个小朋友分成男女两个队列。,第十章：三、卷积滤波中值滤波（1）,2,3,4,5,6,6,6,7,8,中值滤波：与均值滤波类似，综合一个m*m的模板，对m*m个数排序，取其中间位置的像素值替代原来的像素值。,第十章：三、卷积滤波中值滤波（2）,中值滤波效果,原始图像,3*3窗口滤波后的图像,