1、遙感影像預(yù)處理預(yù)處理是遙感應(yīng)用的第一步,也是非常重要的一步.目前的技術(shù)也非常成熟,大多數(shù)的商業(yè)化軟件都具備這方面的功能. 預(yù)處理的大致流程在各個(gè)行業(yè)中有點(diǎn)差 異,而且注重點(diǎn)也各有不同.本小節(jié)包括以下內(nèi)容：數(shù)據(jù)預(yù)處理一般流程介紹預(yù)處理常見(jiàn)名詞解釋ENVI中的數(shù)據(jù)預(yù)處理1、數(shù)據(jù)預(yù)處理一般流程數(shù)據(jù)預(yù)處理的過(guò)程包括幾何精校正、配準(zhǔn)、圖像鑲嵌與裁剪、去云及陰影處理和光譜歸一化幾個(gè)環(huán)節(jié),具體流程圖如下列圖校正模型迭擇圈像諼嵌*不符自L/預(yù)處3里后影修/大氣校正"圖1數(shù)據(jù)預(yù)處理一般流程各個(gè)行業(yè)應(yīng)用會(huì)有所不同,比方在精細(xì)農(nóng)業(yè)方面,在大氣校正方面要求會(huì)高點(diǎn), 由于它需要反演；在測(cè)繪方面,對(duì)幾何校正的精

2、度要求會(huì)很高.2、數(shù)據(jù)預(yù)處理的各個(gè)流程介紹一幾何精校正與影像配準(zhǔn)引起影像幾何變形一般分為兩大類(lèi)：系統(tǒng)性和非系統(tǒng)性.系統(tǒng)性一般有傳感 器本身引起的,有規(guī)律可循和可預(yù)測(cè)性,可以用傳感器模型來(lái)校正；非系統(tǒng)性幾 何變形是不規(guī)律的,它可以是傳感器平臺(tái)本身的高度、姿態(tài)等不穩(wěn)定,也可以是 地球曲率及空氣折射的變化以及地形的變化等.在做幾何校正前,先要知道幾個(gè)概念：地理編碼：把圖像矯正到一種統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)系.地理參照：借助一組限制點(diǎn),對(duì)一幅圖像進(jìn)行地理坐標(biāo)的校正.圖像配準(zhǔn)：同一區(qū)域里一幅圖像基準(zhǔn)圖像對(duì)另一幅圖像校準(zhǔn)影像幾何精校正,一般步驟如下,1 GCP 地面限制點(diǎn)的選取這是幾何校正中最重要的一步.可以從地形

3、圖DRG為參考進(jìn)行限制選 點(diǎn),也可以野外GPS測(cè)量獲得,或者從校正好的影像中獲取.選取得限制點(diǎn)有 以下特征：1、GCP在圖像上有明顯的、活晰的點(diǎn)位標(biāo)志,如道路交義點(diǎn)、河流交義點(diǎn)等；2、地面限制點(diǎn)上的地物不隨時(shí)間而變化.GCP均勻分布在整幅影像內(nèi),且要有一定的數(shù)量保證,不同糾正模型對(duì)限制點(diǎn)個(gè)數(shù)的需求不相同.衛(wèi)星提供的輔助數(shù)據(jù)可建立嚴(yán)密的物理模型,該模型只需9個(gè)限制點(diǎn)即可；對(duì)于有理多項(xiàng)式模型,一般每景要求不少于30個(gè)限制點(diǎn),困難地區(qū)適當(dāng)增加點(diǎn)位；幾何多項(xiàng)式模型將根據(jù)地形情況確定, 它要求限制點(diǎn)個(gè)數(shù)多 于上述幾種模型,通常每景要求在 30-50個(gè)左右,尤其對(duì)于山區(qū)應(yīng)適當(dāng)增加控 制點(diǎn).2建立幾何校正模

4、型地面點(diǎn)確定之后,要在圖像與圖像或地圖上分別讀出各個(gè)限制點(diǎn)在圖像上的像元坐標(biāo)x, y及其參考圖像或地圖上的坐標(biāo)X, Y,這叫需要選擇一個(gè) 合理的坐標(biāo)變換函數(shù)式即數(shù)據(jù)校正模型,然后用公式計(jì)算每個(gè)地面限制點(diǎn)的 均方根誤差RMS根據(jù)公式計(jì)算出每個(gè)限制點(diǎn)幾何校正的精度, 計(jì)算出累積的總體均方差誤差,也叫剩余誤差,一般限制在一個(gè)像元之內(nèi),即 RMS<1.3圖像重采樣重新定位后的像元在原圖像中分布是不均勻的,即輸出圖像像元點(diǎn)在輸入圖 像中的行列號(hào)不是或不全是正數(shù)關(guān)系.因此需要根據(jù)輸出圖像上的各像元在輸入 圖像中的位置,對(duì)原始圖像按一定規(guī)那么重新采樣, 進(jìn)行亮度值的插值計(jì)算,建宜 新的圖像矩陣.常用的

5、內(nèi)插方法包括：1、最鄰近法是將最鄰近的像元值賦予新像元.該方法的優(yōu)點(diǎn)是輸出圖 像仍然保持原來(lái)的像元值,簡(jiǎn)單,處理速度快.但這種方法最大可產(chǎn)生半個(gè)像元 的位置偏移,可能造成輸出圖像中某些地物的不連貫.2、雙線性內(nèi)插法是使用鄰近4個(gè)點(diǎn)的像元值,根據(jù)其距內(nèi)插點(diǎn)的距 離賦予不同的權(quán)重,進(jìn)行線性內(nèi)插.該方法具有平均化的濾波效果,邊緣受到平 滑作用,而產(chǎn)生一個(gè)比較連貫的輸出圖像,其缺點(diǎn)是破壞了原來(lái)的像元值.3、三次卷積內(nèi)插法較為復(fù)雜,它使用內(nèi)插點(diǎn)周?chē)?16個(gè)像元值,用 三次卷積函數(shù)進(jìn)行內(nèi)插.這種方法對(duì)邊緣有所增強(qiáng),并具有均衡化和活晰化的效 果,當(dāng)它仍然破壞了原來(lái)的像元值,且計(jì)算量大.一般認(rèn)為最鄰近法有利

6、于保持原始圖像中的灰級(jí),但對(duì)圖像中的幾何結(jié)構(gòu) 損壞較大.后兩種方法雖然對(duì)像元值有所近似,但也在很大程度上保存圖像原有 的幾何結(jié)構(gòu),如道路網(wǎng)、水系、地物邊界等.二數(shù)字圖像鑲嵌與裁剪l鑲嵌當(dāng)研究區(qū)超出單幅遙感圖像所覆蓋的范圍時(shí), 通常需要將兩幅或多幅圖像拼 接起來(lái)形成一幅或一系列覆蓋全區(qū)的較大的圖像.在進(jìn)行圖像的鑲嵌時(shí),需要確定一幅參考影像,參考圖像將作為輸出鑲嵌圖像的 基準(zhǔn),決定鑲嵌圖像的比照度匹配、 以及輸出圖像的像元大小和數(shù)據(jù)類(lèi)型等. 鑲 嵌得兩幅或多幅圖像選擇相同或相近的成像時(shí)間,使得圖像的色調(diào)保持一致.但 接邊色調(diào)相差太大時(shí),可以利用直方圖均衡、色彩平滑等使得接邊盡量一致,但 用于變化信

7、息提取時(shí),相鄰影像的色調(diào)不允許平滑,預(yù)防信息變異.l裁剪圖像裁剪的目的是將研究之外的區(qū)域去除, 常用的是根據(jù)行政區(qū)劃邊界或自然區(qū) 劃邊界進(jìn)行圖像的分幅裁剪.它的過(guò)程可分為兩步：矢量柵格化和掩膜計(jì)算(Mask ).矢量柵格化是將面狀矢量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)化成二值柵格圖像文件,文件像元 大小與被裁剪圖像一致；把二值圖像中的裁剪區(qū)域的值設(shè)為1 ,區(qū)域外取0值,與被裁剪圖像做交集運(yùn)算,計(jì)算所得圖像就是圖像裁剪結(jié)果.(三) 大氣校正遙感圖像在獲取過(guò)程中,受到如大氣吸收與散射、傳感器定標(biāo)、地形等因素 的影響,且它們會(huì)隨時(shí)間的不同而有所差異.因此,在多時(shí)相遙感圖像中,除了 地物的變化會(huì)引起圖像中輻射值的變化外,不變的地

8、物在不同時(shí)相圖像中的輻射 值也會(huì)有差異.利用多時(shí)相遙感圖像的光譜信息來(lái)檢測(cè)地物變化狀況的動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè), 其重要前提是要消除不變地物的輻射值差異.輻射校正是消除非地物變化所造成的圖像輻射值改變的有效方法,根據(jù)校正后的結(jié)果可以分為2種,絕對(duì)輻射校正方法和相對(duì)輻射校正方法.絕對(duì)輻射校正 方法是將遙感圖像的DNDigital Number 值轉(zhuǎn)換為真實(shí)地表反射率的方法,它 需要獲取影像過(guò)境時(shí)的地表測(cè)量數(shù)據(jù),并考慮地形起伏等因素來(lái)校正大氣和傳感 器的影響,因此這類(lèi)方法一般都很復(fù)雜,目前大多數(shù)遙感圖像都無(wú)法滿足上述條 件.相對(duì)輻射校正是將一圖像作為參考或基準(zhǔn)圖像,調(diào)整另一圖像的DN值, 使得兩時(shí)相影像上同名的

9、地物具有相同的 DN值,這個(gè)過(guò)程也叫多時(shí)相遙感圖像 的光譜歸一化.這樣我們就可以通過(guò)分析不同時(shí)相遙感圖像上的輻射值差異來(lái)實(shí) 現(xiàn)變化監(jiān)測(cè).因此,相對(duì)輻射校正就是要使相對(duì)穩(wěn)定的同名地物的輻射值在不同 時(shí)相遙感圖像上一致,從而完成地物動(dòng)態(tài)變化的遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè).3、ENVI中的數(shù)據(jù)預(yù)處理介紹一幾何精校正與影像配準(zhǔn)1選擇幾何校正模型ENVI中支持有大多數(shù)商業(yè)化衛(wèi)星的幾何校正模型,如QuickBird、Ikonos、Spot1-5、P6、WorldView-1 等,一般的校正模型包括二次多項(xiàng)式、仿射變換 和局部二角網(wǎng)Hewi strationfali an*Blow Si l ckilkgGeoref&am

10、p;rencefrom Injut Geometryaar«f«rtncsSPCTCeor e£er eneeSftiFSAGeoreferenceftSTER/<je*r ftftrAmEACeor e£er enc eE1IV0TAGeoreferenceMODISGor ef&rRAJJAESATiuiH RPC與LJc RFC 盜& REM ASTIRIKDWS*OrtView-3Qui ckird#腿卜SPOTfCABTOSAT-1FOEHOSAT-S圖2何校正模型限制點(diǎn)選擇方式可以是從影像上,也可以從欠量數(shù)據(jù)或者野外實(shí)測(cè)等.Selec t GCPs' Image to XmageS-elect GCPs： Image to Nap圖3限制點(diǎn)選擇方式選擇限制點(diǎn)也非常的方便,包含了誤差的結(jié)算圖4限制點(diǎn)選擇重采樣方式包含了三種方法.圖5重采樣方式二數(shù)字圖像鑲嵌與裁剪l鑲嵌ENVI支持有地理參照和沒(méi)有地理參照影像數(shù)據(jù)的鑲嵌,能夠自動(dòng)對(duì)鑲嵌影像進(jìn)行顏色平衡,并提供了多種影像增強(qiáng)和直方圖匹配工具, 可以最大限度地消除鑲嵌影像問(wèn)的色調(diào)和顏色差異多種色彩平衡方法圖6顏色校正設(shè)置多種接邊線編輯方式圖7