遥感图像处理系统ENVI功能简介.docx

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1、遥感图像处理系统ENVI功能简介遥感图像处理系统ENVIENVI(TheEnviromentforVisua1izingImageS)是美国著名的遥感科学家用交互式数据语言ID1(InteraCtiVeData1angUage)开发的一套功能强大的遥感图像处理软件，能够有效地从遥感影像中提取各种目标信息，可用于地物监测和目标识别；ID1也使得ENVI具有其它同类软件无可比拟的可扩展性，全模块化的设计使得软件易于使用，操作方便灵活，界面友好，广泛地应用于地质、环境、林业、农业、军事、自然资源勘探、海洋资源管理等多个领域，并在2000、2001.2002年连续三年获得美国权威机构NIMA遥感软件测

2、评第一。1、ENV1功能体系ENVI包含齐全的遥感影像处理功能，包括数据输入/输出、常规处理、几何校正、大气校正及定标、全色数据分析、多光谱分析、高光谱分析、雷达分析、地形地貌分析、矢量分析、神经网络分析、区域分析、GPS联接、正射影像图生成、三维景观生成、制图等；这些功能连同丰富的可供二次开发调用的函数库，组成了非常全面的图像处理系统。1.1数据输入/输出1972年美国发射了第一颗地球资源技术卫星ERTS-Io从那时起,一些国家和国际组织相继发射各种资源卫星、气象卫星、海洋卫星以及监测环境灾害的卫星，包括我国发射的风云系列卫星和中巴地球资源一号卫星(CBERS-I),构成了对地观测网，多平台

3、、多层面、多种传感器、多时相、多光谱、多角度和多种空间分辨率的遥感影像数据，以惊人的数量快速涌来。把同一地区各类影像的有用信息聚合在一起，将有利于增强多种数据分析和环境动态监测能力，改善遥感信息提取的及时性和可靠性，有效地提高数据的使用率,为大规模的遥感应用研究提供一个良好的基础，使花费大量经费获得的遥感数据得到充分利用。ENV1能够输入的数据ENVI能处理多种卫星获取的不同传感器、不同波段和不同空间分辨率的数据，包括美国1andsat系列卫星、小卫星IKONOS和环境遥感卫星TERRA,法国SPOT卫星，我国的风云系列卫星和CBERS-I获取的数据，ENV1还准备处理未来更多传感器收集到的数

4、据。ENV1还能处理光学传感器和雷达传感器数据，即：海洋卫星数据SeaWIFS(1eve1IBHDF);军事卫星数据MiIitary(ADRGzCADRGzCIBzNITF);热红夕卜数据ThermaI(TIMS,MASTER);雷达数据IRS(Fast)、CE0S(ERS-1zERS-2JERS-1)、Radar(RADARSATzERSJERSzJP1TOPSAR&PO1SARzSIR-C,AIRSAR(JP1)SIR-CX-SAR;高程数据DTEDzUSGSDEM,USGSSDTSDEM,DRG,D0QDEM,SDTSDEM;高光谱数据AV1RIS,CAS1ATSR.CADRGsQB等。

5、ENVI也可以处理通用格式的图像数据，如格式为TIFF.GEOTIFF.JPEG.BMP、SRFxXWDxMrSid(影像压缩格式)的数据;处理地理信息系统的数据，包括ARC/Info的.eOO、ArcViewShape的.shp、ADRG、AutoCAD的.DXF、MapInfo的.mif、Microstation的.DGN等多种格式的数据。ENVI与其它常用遥感图像处理软件是兼容的，能处理它们产生的影像数据,例如PCI的.pix格式的数据、ERDASIMAGINE8.X的数据、ERM叩per、ARC/InfoImages的.bi1格式的数据。ENVI能自动导入/导出遥感影像的投影信息，大大

6、地简化了用户在不同软件系统之间转换数据的繁琐过程。除了以上各种固定的数据格式外，ENVI还支持广泛的科学数据格式,读取ASCII数据、二进制数据、底层开发平台ID1的变量，甚至用户自定义格式的数据，ENVI同时提供对遥感数据特有的头文件信息进行编辑的功能。(2)ENV1输出的数据格式ENV1可以用下列格式输出处理结果：ENVI的影像格式(.img);通用影像格式(TIFF);如有地理坐标信息，则可另输出成GeoTIFF文件或.tfwTIFF文件GIF、JPEG、ASCII;其它遥感影像格式，如ERDASxERMAPPER.PCIxARC/INF0Images使用的数据格式；PoStSCriPt

7、格式；通用影像传输格式，NITF(Nationa1ImageryTransmissionFormat)02.00(M11-STD-250OA)或02.10(MI1-STD-2500B)o1.2图像预处理和交互式分析ENVI可对图像进行多种形式的处理，例如图像裁切(包括空间及波谱重采样)、图像旋转及镜象处理、图像格式转换及数据查询、磁带数据的读取及查询、坏行替换、去条带等。ENVI可以对TM.ETMxNOAA-AVHRR、MODIS等特定数据进行定标处理，例如显示AVHRR的头信息，对AVHRR进行大气精校正、地形建模、海平面温度计算等；对1andsat7数据的HDF和FAST格式进行定标时，能

8、自动从头文件中获取成像时间、太阳高度角等信息，可以进行内部平均相对反射率定标、平面场定标、地面定标、传感器通道电平及增益校正、原始TIMS数据的辐射率校正，可以计算热红外IR数据(MW1R和1WIR),修整DEM文件坏值，可以使用用户提供的值、值的范围或掩膜修正坏值。在ENVI下用户能十分方便地进行交互分析。ENVI能快速打开图像，用多个窗口以不同比例尺显示图像，浏览多种窗口图像更为方便。ENVI在波段列表窗口中增加了鼠标右键控制，触发右键菜单可以更加便捷地控制波段组合、显示或删除；在Zoom窗口中增加了右键触发菜单，用户可以更加方便地完成ZOom窗口的设置(重采样方法、放大/缩小、触发滚动条

9、等)。ENVI有很强的图像链接功能，凡是具有地理编码的图像均可以互相链接，不必考虑它们各自的投影方式、象素尺度及旋转角度的差异。在图像尺寸、像素尺度和投影类型各不相同的众多图像中，ENVI可以快速查出具有重叠范围的图像，并将它们放入一个图层集内加以管理。ENVI可以对任意光谱、任意兴趣区进行统计分析。ENVI的感兴趣区(ROI)工具为用户分析特定区域的影像和处理分类结果提供了方便灵活的功能控制。利用ROI工具，用户可用多边形、矢量、象素点、GPS等多种要素交互定义感兴趣区，可把多个感兴趣区合并成一个感兴趣区，可以计算多个感兴趣区的交集，并用计算结果定义新的感兴趣区或进行掩膜。可以将整个感兴趣区

10、转换成点，可通过地理坐标将一幅图像里的感兴趣区转换到另一幅图像，可通过输入带有象元位置或地理坐标的ASCII文件来定义感兴趣区，可使图像中的感兴趣区和用地理坐标定义的感兴趣区协调一致，可用二维散点图曲线或三维散度分析器来定义感兴趣区，把ASCII文件转变成多边形感兴趣区,可用ASCII文件输出感兴趣区。ENVI的基本工具使用户在影像处理过程中能方便地选择各种途径,例如，打开文件对话框后用户可以许多输入文件，可以选择无损压缩方式存储文件以节省空间，可以拖动窗口的滚动条来快速查看图像。对图像所作的任何拉伸都重新显示图像，通过鼠标和窗口链接用户可以方便地比较图像，读取坐标，读取及定位亚象元坐标,生成

11、二维散度和三维透视图，分析极化数据，修改像元灰度；用户可以对图像数据进行各坐标轴向统计并形成档案倍I面处理、波谱提取)、图像自动拉伸及交互拉伸。ENVI的重叠工具能叠合多元数据，包括注记、图像等值分析、矢量叠加、网格生成，ENVI的动画工具可编辑二维及三维动画。ENVI的测量工具可以测量图像的距离、面积等，其统计工具可对任意统计区域、任意光谱、任意兴趣区进行统计分析。ENVI的交互分类工具可把分类结果叠合到灰度图像或彩色图像上,可打开或关闭个别类，可编辑和合并类名及色彩，可以交互编辑分类图像，添加或移去一组象元，或将一组象元从一类移到另一类。象素点采集工具可方便地将采集的象素点用于影像校正，或

12、输出为ASCII及ENVI的矢量文件。13影像几何校正、镶嵌及融合分析处理后常常把获得的遥感信息编制成图件，因而涉及地图投影问题。ENVI拥有一个投影集，包括38种投影类型,例如亚尔勃斯等积(AIberSEqua1Area)投景乡、等积方位(AZimUthia1Equa1Area)投影、兰勃特等角圆锥(1ambertConforma1COniC)投影、斜轴墨卡托(ObIiqUeMerCator(A&B)投影、立体测图(StereograPhic)、横轴墨卡特(TranSVerSeMerCator)投影、任意(Arbitrary(X,y)投影、地理经纬度(GeOgraPhiC(Iat/IOng)

13、投影、高斯-克吕格(GaUSSKrUger)投影、北美大陆基准平面(StateP1aneNAD27&NAD83)投影、统一横轴墨卡特(UTM)投影等。用户可以任意定制投影方式，并将自定义的投影方式增加到ENVI的投影集中。ENVI支持图像到图像、图像到地图(或矢量图)的几何校正，在几何校正过程中用户可交互选择地面控制点(GCP),用户输入GCP的坐标后ENV1能预测GCP的位置。ENV1可对航空数据、SPoTQA或IB)数据进行正射校正，可以用AVHRR.SeaWIFS.MODIS传感器自带的经纬度信息对影像进行纠正。ENVI可设置新的缓存系统，提高大数据量的航空数据正射校正的速度，也提高了进

14、行标准校正的速度；对大图像进行多项式校正，当用三角网转动时，校正对话框将有一个零边界选项，沿图像产生一个一象元的边界背景，避免模糊效应。在影像镶嵌方面，ENVI能进行基于像元的镶嵌和基于地理位置的镶嵌。ENVI自动地按照影像的地理位置信息将影像镶嵌在一起，允许用户设置是否羽化、羽化边缘拟羽化的象素个数，设置镶嵌线，按照用户自定义的镶嵌线进行镶嵌等。ENVI还提供多种影像增强和直方图匹配工具，可以最大限度地消除镶嵌影像间的色调差异，实现无缝镶嵌。图像27.1是新疆北部8景CBERS-I影像的镶嵌结果,图像27.2是CBERS-I数据与空间分辨率为6.6m的Kmopsat-I卫星数据的融合结果。1

15、.4 影像空间分析和滤波ENVI的影像空间分析功能包括波段比值、主成份分析及MNF分析、RGB到HSV、H1S和MUnSe11HSV彩色空间变换及其反变换、IHS增强及饱和度拉伸、去相关拉伸、NDVI植被指数及缨帽变换。图像滤波功能包括：(1)卷积滤波(图像平滑和边缘提取)。包括高通、低通、1叩IaCin、方向、高斯、中值、Sobe1RobertS及用户自定义滤波核等；(2)形态学滤波。包括形态扩张、骨骼化、开区处理和闭区处理等；(3)纹理分析(雷达数据的灰阶分类)。包括一阶及二阶灰度统计纹理分析；(4)适应滤波(雷达数据的噪声去除)。包括1eezFrostGamma,Kuanz1oca1Si

16、gma及BitErrors;(5)交互式傅立叶变换。包括傅立叶变换和反傅立叶变换，交互式频率域掩模生成工具。1.5 图像分类及高光谱分析ENVI拥有最先进的高光谱和多光谱分析工具，用户可以识别出图像中纯度最高的象元，通过与已知波谱库的比较确定未知波谱的组分。用户不但可以使用ENVI自带的波谱库，也可以自定义波谱库，甚至可以组合使用线性波谱分离和匹配滤波技术进行亚象元分解，以消除匹配误差，获得更精确的结果。ENV1提供的影像分类算法包括非监督分类和监督分类。非监督分类有K-means和ISOdata两种算法;监督分类有Pwoa11e1epipedx最小距离、Maha1anobis距离、最大似然、波谱角、二进制编码、AIRSAR散射机理、神经网络等多种分类算法。在处理于分类结果方面，ENVI具有强大的分类后处理功能，包括类别合并、类别统计、集群分析、分类叠合、混淆矩阵