ENVI软件进行SPOT卫星影像处理步骤

ENVI软件进行SPOT卫星影像处理步骤

一、 启动ENVI系统

二、 打开SPOT卫星影像数据

1. 点击ENVI主菜单中的File（文件）打开下拉菜单，选择Open Image File（打开图像文件）。

2. 激活Enter Data Filename（写入数据文件名）文件选择对话框，进入被处理的SPOT图像数据的路径，选择被处理的图像文件名（后缀格式为：.img），点击OK，予以确认。

3. 点击IP Software（IP软件程序系统）中的ER Mapper，进入所选择的文件子目录，选择被处理的头文件（后缀格式为：.hdr）。

4. 激活可用波段列表，点击Gray Scale（灰标）单选按钮，使用鼠标左键点击相应的波段名，从对话框顶部所列波段中选择对应的图像波段（通常采用4、3、2的RGB合成方案）。所选择的波段名即显示在Selected Band：（选择波段）字段区域中。

5. 点击Load Band（加载波段）按钮，加载被选中的SPOT图像到新的显示窗口中。

6. 点击ENVI主菜单中的File（文件）打开下拉菜单，选择Open External File（打开外部文件）。

三、 修改ENVI头文件中的地图信息，给图像添加地理坐标

1. 如果所选中的SPOT图像已经带有地理坐标，则这个步骤可以不进行。

2. 如果所选中的SPOT图像不带有地理坐标，则在可用波段列表中，用右键点击被选择的图像文件名下的Map Info图标，从弹出的快捷菜单中选择Edit Map Information打开相应的对话框。在这个对话框中调整ENVI使用的Magic Pixel（作为地图坐标的起始像元）相对应的影像地理坐标。

所使用的影像地理坐标，从被选中的SPOT图像数据的头文件中查找。头文件的后缀格式为：.hdr（头文件的名称与图像名称一致）。其中给出了被处理的SPOT图像的地图投影、像元尺寸以及地图投影参数和图像4个角点像元对应的经纬度坐标或WGS84地心坐标系下的坐标。

3. 或者在ENVI主菜单中的File（文件）打开下拉菜单，选择Edit ENVI Header（编辑ENVI头文件）更改头文件信息。

在Edit Header Input File（编辑头输入文件）对话框点击被处理图像的头文件，在标签为File Information（文件信息）的文本框内，显示关于该文件的细节。在点击OK，启动Header Info对话框，编辑图像参数、波段名称、波长和地图信息等，完成后点击OK确认。

4. 在Edit Map Information对话框内，点击Projection/Datum文本旁边的箭头切换按钮，调整地图投影和经纬度，点击DMS（度、分、秒）或DDEG（十进制度）输入方式，确定输入经纬度数据的格式。

5. 调整好图像头文件的信息后，点击OK确认，SPOT图像就从扫描坐标转换成地理坐标。

6. 在主影像窗口菜单栏中，选择Tools（工具）菜单下的Cursor Location/Value（光标位置/值）打开Cursor Location/Value对话框，显示所指像元的地理坐标。

四、 影像的几何配准

影像的几何配准，可以利用已经做过精校正卫星影像、已有的地形图或者外业测量的控制点数据作为基准，对待处理的影像进行几何纠正，达到精确配准的目的。

1. 利用已经做过精校正卫星影像

1） 控制点选择

 从ENVI的主菜单的File中选择Open Image File打开一幅已经具有精确几何坐标的卫星影像，并利用光标检查其像元的坐标；

 从ENVI的Map主菜单的Registration（配准）中选择Select GCPs：Image To Image（选择控制点：从图像到图像），在Image To Image Registration（从图像到图像配准）对话框中，点击Display#1 作为Base Image（基准图像），点击Display#2作为Warp Image（变形图像）的显示窗口，分别把基准图像和变形图像显示出来；

 点击OK，启动配准程序，通过将光标放置在两幅图像的相同地物点上，添加单独的地物控制点；

 在Ground Control Point Selection（控制点选择）对话框中的Base X、Y文本框，分别输入从基准图像上采集到的精确坐标，并将光标移动到基准图像相应的点上；

 使用同样的方法，在Warp X、Y文本框，分别输入从变形图像上采集到的与基准图像相应点的同名点坐标，并将光标移动到变形图像相应的点上；

 在两个缩放窗口中，查看光标点所在的位置，并精确调整同名像元的对应位置，以保证图像配准的精度；

 在Ground Control Point Selection（控制点选择）对话框中，点击Add Point（添加点），把该地面控制点添加在列表中，点击Show List（展示列表）查看地面控制点列表，当选择的控制点多余四个时，控制点列表就会显示出几何纠正的RMS（中误差）；

 在Ground Control Point Selection（控制点选择）对话框中，点击Options（选择）中的Clear All Point（清除所有点），可以清除掉所有已经选择的地面控制点；

 在Ground Control Point Selection（控制点选择）对话框中，点击File中的Restore

GCPs from ASCll（以ASCll格式恢复控制点），在Enter Ground Control Points Filename（进入控制点文件名）对话框中，可以把控制点加载到指定名称的控制点文件中（后缀格式为：.pts），这个文件一般是预先保存过地面控制点的文件。

 在Image to Image GCP List（从图像到图像进行配准的控制点表）的对话框中，可以查看两幅图像中相应每个单个地面控制点的位置、实际影像点和预测点的坐标以及几何纠正的中误差值。调整对话框的大小，还可以在Ground Control Point Selection对话框中查看几何纠正的总中误差。

2） 地面控制点的处理

 在Image to Image GCP List的对话框中，选择要处理的地面控制点，可以利用重新赋坐标值，或使用方向箭头逐像元移动坐标位置，在Ground Control Point Selection对话框中进行单个控制点坐标位置的修改；

 在Image to Image GCP List的对话框中，点击On/Off按钮，选择对地面控制点屏蔽，达到使被选择的控制点是否参加图像几何配准运算的目的，被选择的控制点并没有删除，只是对其进行屏蔽或激活；

 只有在Image to Image GCP List的对话框中，选择Delete按钮时，被选择的控制点才被删除；

 在两个缩放窗口中调整光标位置，然后点击Image to Image GCP List的对话框中的Update（修改）按钮，更新所选的地面控制点，并将其修改到当前光标所在的位置。

 在Image to Image GCP List的对话框中，利用Predict（预测）按钮，允许利用当

前的纠正模型，对新的地面控制点进行预测。即将包含基准图像的那个主窗口的光标放置在一个新的位置上，然后点击Predict按钮，放置在被纠正图像上的光标就会根据纠正模型，移动到预测的匹配点位置上。再在被纠正的图像数据中，轻微移动光标，能够对所提取的位置点进行交互式的精确定位，最后在Ground Control Point Selection对话框中，点击Add Point按钮，就会把这个新的控制点添加到列表中。

3） 图像纠正

 从Ground Control Point Selection对话框的Options中，选择Warp Displayed Band（变形显示波段）。

 在Registration Parameters（配准参数）对话框中，选择RST，在Resampling按钮菜单中分别选择Nearest Neighbor（最邻近）、Polynomial（二次多项式）或Delaunay三角网（狄洛尼三角网）等算法，并使用Cubic Convolution（三次卷积）重采样法，对影像进行数字纠正，同时把几何纠正后影像以相应的文件名输出。

 比较图像纠正结果。

 查看纠正后的图像坐标。

2. 利用已有的地形图

1） 控制点选择

 打开被几何纠正的图像

 从ENVI的Map主菜单的Registration（配准）中选择Select GCPs：Image To Map（选择控制点：从图像到地形图），在Image To Map Registration（从图像到地形图配准）对话框中，点击包含被几何纠正灰度图像的显示窗口的序号。

 从投影列表中选择高斯-克率格投影，并在Zone（带号）中填写图像所在高斯投影带的带号，设置被结合纠正图像的空间分辨率。

 点击OK，启动配准程序，通过将光标放置到已知地理坐标的地物点上（可以从已有的地形图上，也可以直接从ENVI的矢量数据文件中获取），添加单个的地物控制点；

 在Ground Control Point Selection（控制点选择）对话框中的E（东向）、N（北向）文本框中，分别输入从地形图上采集到的精确坐标，然后点击Add Point（添加点），把该地面控制点添加在列表中，点击Show List（展示列表）查看地面控制点列表，当选择的控制点多余四个时，控制点列表就会显示出几何纠正的RMS（中误差）；

 在Image to Map GCP List（从图像到地形图进行配准的控制点表）的对话框中，可以查看两幅图像中相应每个单个地面控制点的位置、实际影像点和预测点的坐标以及几何纠正的中误差值。调整对话框的大小，还可以在Ground Control Point Selection对话框中查看几何纠正的总中误差。

2） 使用数字地形图（DLGs）添加地面控制点

 从ENVI主菜单的File中选择Open Vector File（打开矢量文件），根据已有矢量文件的格式（后缀格式为：.dlg），确定被打开的文件。

 在Import Optional DGL File Parameters（读入选定矢量文件参数）对话框中，选择Memory（存储器）单选按钮，点击OK，读入所需的数字线划地形图（DLG）数据。

 在可用矢量数据列表中高亮选择Roads and Trails：Boulder，CO（道路和小道：交叉口）文件，点击Load Selected（选择读取）按钮。

 在Load Vector（矢量读取）对话框中，点击New Vector Window（新的矢量窗口），把该矢量数据加载到一个新的矢量显示窗口中。

 在Vector Window1#窗口中，点击并拖拽鼠标左键，激活一个十字形光标。

 在主影像窗口中，选择Tools菜单中的Pixel Locator（像元定位器），并输入相应的代号，然后点击Apply（应用），将影像光标移动到道路交叉口相应的点上。注意在缩

放窗口中精确定位。

 在矢量窗口中，用鼠标左键点击并拖拽矢量光标，当十字形光标位于所需的道路交叉口时，松开鼠标左键，把矢量光标放置在道路的交叉口上，读出该点位的坐标。

 在矢量窗口中，点击鼠标右键，并从弹出的快捷菜单中，选择Export Map Location（导出地形图坐标），新的地形图坐标就会出现在Ground Control Points Selection（控制点选择）对话框中。

 在Ground Control Points Selection（控制点选择）对话框中，点击Add Point（添加点），添加该地图坐标/影像像元对，并观察RMS（中误差）的变化。

3） RST和三次卷积纠正

 在Ground Control Points Selection（控制点选择）对话框的Options中，选择Warp

File（变形文件），在Input Warp Image对话框中，高亮选择被处理的图像文件，点击OK，便开始对图像的全部波段数据进行几何纠正。

 在出现Registration Parameters Dialog（基准参数问答）对话框中，将Warp Method（变形方法）选为RST，将Resampling设置为Cubic Convolution。

 把Background（本底）值改为255。

 在Output File（输出文件）文本框中，输入输出的文件名，点击OK，开始进行从图像到地形图的几何纠正。

4） 结果显示和评价

 打开纠正前后的图像进行比较，并评价结果。

 如果需要，保存地面控制点数据。

五、 叠加地图公里格网

1） 在主影像窗口菜单栏中，选择Overlay（覆盖层）下的Grid Lines（公里格网），激活#1Grid Parameters（1号格网参数）对话框，同时在影像上添加了1个虚拟的边框，允许在影像外部显示地图公里格网的标注。

2） 在这个对话框的File菜单下选择Restore Setup（重新启动），在Enter Grid

Parameters Filename（写入格网参数文件名）。注意格网参数文件名应当与图像文件名称一致，但后缀为：.ged。然后点击Open（打开），先前保存过的公里格网就被加载到对话框中。

3） 在#1Grid Line Parameters（1号公里格网参数）对话框的菜单栏中，选择Options（打开），激活Edit Map Grid Attributes（编辑地图格网属性），查看地图格网参数。打开Edit Grid Attributes（编辑格网属性）调整公里格网的间隔、控制线条、标注、公里格网交角以及外图廓相应的颜色和其它属性特征参数。

4） 处理完毕点击OK予以确认。

5） 在#1Grid Line Parameters（1号公里格网参数）对话框的菜单栏中，选择Options，激活Edit Geographic Grid Attributes（编辑地理格网属性），查看地理坐标，打开Edit Grid

Attributes，调整地理坐标公里网格参数。

6） 处理完毕点击OK予以确认。

7） 在Grid Line Parameters Dialog（公里格网属性对话）框中，点击Apply（应用），在影像中放置公里格网。

六、 叠加地图注记

七、 调整影像大小（图像重采样）

1） 在可用波段列表中点击被处理图像，检查SPOT影像多光谱数据（XS波段数据

为10m分辨率）和全色波段数据（PAN波段数据为5m或2.5m分辨率）的空间尺寸，确定对多光谱数据调整大小（重采样）的倍率，以产生与全色波段数据相匹配的像元分辨率；

2） 在Basic Tools（基本工具）菜单中，激活Resize Data（Spatial/Spectral）（比例系数（空间/光谱）），选择被处理的SPOT影像的多光谱数据后点击OK，在Resize Data

Parameters（数据参数）对话框中的xfac（x系数）和yfac（y系数）文本框中输入调整系数。其中若全色波段数据的空间分辨率为5m时，调整系数为1.999，若全色波段数据的空间分辨率为2.5m时，调整系数为3.999。（切记：为使影像正确匹配，必须输入1.999或3.999，而不是2.0或4.0整数倍，目的是在x、y方向上都增加额外的像元值）。

3） 输出一个输出文件，点击OK调整SPOT影像多光谱数据的大小；

4） 在Tools（工具）菜单中选择Link（连接指令）中的Link Displays（指令显示），把调整过大小的影像和全色波段的影像连接显示，使用动态叠加分析比较这两幅影像。

八、 高分辨率全色波段影像与多光谱影像数据的融合

1） 打开已经赋予地理坐标和调整过大小的SPOT多光谱的10m影像，点击可用波段列表中的RGB单选按钮，按照波段4、3、2的RGB的合成方案，加载到1个显示窗口。

2） 再点击可用波段列表中的Gray Band（灰度波段）按钮，然后点击Display#（显示）按钮，从下拉菜单中选择New Display（新显示）。点击Load Band（载入波段）将已经赋予地理坐标的SPOT全色波段的5m或2.5m影像加载到另1个显示窗口。

3） 对多光谱的图像和全色波段的数据进行图像融合（HVS）。

4） 从ENVI主菜单中，选择Transform（变换）菜单中选择Image Sharpening（图像锐化）中的HVS。从Select Input RGB对话框中选择合适的显示窗口，或者在Select Input

RGB Input Bands对话框中选择调整过大小的SPOT多光谱数据的1、2、3波段；

5） 点击OK后，打开High Resolution Input File（输入高分辨率文件）对话框，在Select Input Band列表中选择SPOT全色波段影像，点击OK。

6） 在HVS Sharpening Parametees（HVS锐化参数）对话框中，输入输出的文件名后点击OK，系统进入图像融合处理，完成后新生成的融合图像自动列入到可用波段列表中。

九、

显示融合后相关波段的彩色合成图像并比较结果

1） 在可用波段列表中，选择RGB Color按钮，再从融合后的影响中选择R、G、B波段，点击Loan RGB，显示融合后的彩色图像；

2） 在主影像窗口Tools菜单中Link Displays中选择Link，将HSV融合后的彩色影像与处理前的SPOT多光谱彩色合成影像及全色波段影像进行比较。

十、 结束图像融合处理

从ENVI的File主菜单选择Exit，点击OK，结束图像融合处理，并退出ENVI程序。