ENVI实验2：影像地理坐标定位和配准.doc

ENVI 实验 2：影像地理坐标定位和配准主要介绍在 ENVI 中对影像进行地理校正，添加地理坐标，以及如何使用 ENVI 进行影像到影像的配准和影像到地图的校正一、 ENVI 中带地理坐标的影像ENVI 对带地理坐标的影像提供了全面的支持，它能够对许多预定义的地图投影进行处理，这些地图投影可以采用 UTM 或 State Plane 投影方式此外，ENVI 的用户自定义地图投影功能能够创建自定义的地图投影，它允许使用 6 种基本投影类型，超过 35 种的不同的椭球体以及 100 多种的基准数据集（Datum）来满足大多数地图投影的需要ENVI 的地图投影参数存储在 ASCII 码文本文件 Map_proj.txt 中，该文本文件能够被ENVI 地图投影工具修改，或者直接被用户编辑这个文件中的信息会被影像相应的头文件所使用，而且 ENVI 允许使用已知的地图投影坐标来简单地指定相 Magic Pixel（地图坐标系统的起始点） 然后，选择的 ENVI 函数就能够使用该信息，在带地理坐标的数据空间中进行操作处理ENVI 的影像配准和几何纠正工具允许用户将基于像素的影像定位到地理坐标上，然后对它们进行几何纠正，使其匹配基准影像的几何信息。

使用全分辨率（主影像窗口）和缩放窗口来选择地面控制点（GCPs） ，进行影像到影像和影像到地图的配准基准影像和未校正影像的控制点坐标都会显示出来，同时由指定的校正算法所得的误差也会显示出来地面控制点预测功能能够使对地面控制点的选取简单化将使用重采样、缩放比例和平移（PST） ，以及多项式函数（多项式系数可以从 1 到n）或者 Delaunay 三角网的方法，来对影像进行校正所支持的重采样方法包括最近邻法（nearest-neighbor） 、双线性内插法（bilinear interpolation）和三次卷积法（Cubic convolution） 使用 ENVI 的多重动态链接功能对基准影像和校正后的影像进行比较，可以快速评估配准的精度PostScript：只有在能打印彩色输出，并且能使用操作系统标准程序来打印 Postscript输出文件的前提下，才能创建 PostScript 文件）二、操作：影像到影像的配准带有地理坐标的 SPOT 影像被用做基准影像，一个基于像素坐标的 Landsat TM 影像将被校正，数据文件：bldr_SP.img 和 bldr_tm.img·打开文件1）从 ENVI 主菜单中，选择 File\Open Image File；2）当 Enter Data Filename 对话框出现后，选择文件 bldr_tm.img，点击 Open，把 TM影像加载到可用波段列表中。

3）在列表中选择波段 3，点击 NO Display，并从下拉菜单中选择 New Display;4）点击 Load Band 按钮，把 TM 第 3 波段影像加载到一个新的显示窗口中5）按上述类似步骤，加载 bldr_SP.img;·选择和加载地面控制点1）从 ENVI 主菜单中，选择 Map\Registration\Select GCPs:Image to image.2）在 Image to Image Registration 对话框中，点击并选择 Display #1(SPOT 影像) ，作为Base Image，点击 Display #2(TM 影像)，作为 Warp Image.3）点击 OK，启动匹配程序通过将光标放置在两幅影像的相同地物点上，来添加单独的地面控制点图 1 地面控制点选择对话框4）在 Ground Control Points Selection 对话框的 Base X 和 Y 文本框中，分别输入 753和 826，将 SPOT 影像中的光标移动到相应的点上5）使用同样的方法，在 Warp X 和 Y 文本框中，分别输入 331 和缓 33，将 TM 影箱中的光标移动到相应的点上；6）在两个缩放窗口中，查看光标点所处位置，如果需要，在每个缩放窗口所需的位置上，点击鼠标左键，调整光标所处的位置。

7）在 Ground Control Points Selection 对话框中，点击 Add Point 把该地面控制点添加到列表中，点击 Show List 可以查看地面控制点列表注意对话框中所列的实际影像点和预测点坐标，一旦已经选择了至少 4 个地面控制点以后，RMS 误差就会显示出来8）在 Ground Control Points Selection 对话框中，选择 Options\Clear All Points，可以清除掉所有的已选择的地面控制点；9）从 Ground Control Points Selectio 对话框中，选择 File\ Save GCPs to ASCII…，可以选择文件把控制点保存10）点击 Show List 对话框中，点击单独的地面控制点，查看两幅影像中相应地面控制点的位置、实际影像点和预测点的坐标以及 RMS 误差调整对话框的大小，观察Ground Control Points Selection 对话框中所列的合计 RMS 误差（RMS Error）;图 2 Image to image GCP List 对话框图 3 控制点选择结果·校正影像可以校正显示的影像波段，也同时可以校正多波段影像中的所有在这里仅对显示的波段进行校正。

1）从 Ground Control Points Selectio 对话框中，选择 Options\Warp Displayed Band.2）在 Registration Parameters 对话框中的 Warp Method 按钮菜单中，选择 RST，在Resampling 的按钮菜单中选择 Nearest Neighbor 重采样法3）输入文件名为 bldr_tml.wrp，点击 OK；4）重复步骤 1 和步骤 2，还是选择 RST 校正法，但是要相应地选择 Bilinear 和 Cubic Convolution 重采样法5）将结果分别输出到 bldr_tm2.wrp 和 bldr_tm3.wrp 文件中；6）再一次重复步骤 1 和步骤 2，这次选择多项式法 Polynomial 校正法，并使用 Cubic Convolution 重采样答，然后再选择 Delauny 三角网的 Triangulation 校正法，相应应用Cubic Convolution 重采样法；7）将结果分别输出到 bldr_tm4.wrp 和 bldr_tm5.wrp 文件中；·比较校正结果使用动态连接来比较校正结果：1）在可用波段列表中，点击原始的 TM 波段影像名 bldr_tm.img，然后在菜单烂中，选择 FILE\Close Selected File.2）在随后出现的 ENVI 警告对话框中，点击 YES 关闭相应的影像文件。

3）在可用波段列表中，选择 Bldr_tm1.wrp，将该文件加载到一个新的显示窗口中；4）在主影像窗口中，点击鼠标右键，选择 TOOLS、LINK、LINK Displays.5）在 Link Displays 对话框中，点击 OK，把 SPOT 影像和已经添加了地理坐标的 TM影像连接起来；6）在主影像窗口中，点击鼠标左键， ，使用动态链接功能，对 SPOT 影像和 TM 影像进行比较；注意采用不同的校正方法和不同的重采样方法的结果有何不同三、操作：影像到地图的配准从带地理坐标的 SPOT 影像中获取的地图坐标以及一个矢量的数字线划图（DLG）都将被作为基准数据，然后对基于像素的 Landsat TM 影像进行校正，以匹配相应的地图数据·选择影像到地图的配准并恢复控制点坐标按照上述步骤打开 TM 文件，选择第三波段并显示在窗口；1）从 ENVI 主菜单中，选择 Map\Registration\Select GCPs:Image to Map2）如果打开了多个影像显示窗口，那么就在 Image to Map Registration 对话框中，点击选择包含该灰阶的那个显示窗口的显示号；3）从投影列表中选择 UTM，并在 Zone 文本框中输入 13；4）设置像素大小为 30m，点击 OK，启动配准程序；5）在要校正的影像中，把光标移动到一个已知地图坐标的地面点上（可以从一幅地图或 ENVI 矢量文件中读取所需的地图坐标） ，来添加单个的地面控制点；6）Ground Control Points Selection 对话框中的 E 和 N 文本框中，手动输入已知的地图坐标，然后点击 Add Point 来添加新的地面控制点；7）选择足够的地面控制点;注：使用矢量显示的线划图 DLG 来添加地图控制点；1）从 ENVI 主菜单中，选择 File\Open Vector File\USGS DLG;2）在文件选择对话框中，选择 bldr_rd,dlg；3）在 Import Optional DLG File Parameters 对话框中，选择 Memory 单选按钮，点击OK，读入所需的数字线划地图数据；4）在可用波段列表中高亮选择 Roads And Trails:Boulder,CO 文件，点击 Load Selected按钮；5）在 Load Vector 对话框中，点击 New Vector Window，把该矢量加载到一个新的矢量显示窗口中；6）在 Vector Windows #1 窗口中，点击并拖曳鼠标左键，激活一个十字光标，光标处的地图坐标会在 Vector Windows#1 窗口的底部列出；7）在主影像窗口中，选择 TOOLS、Pixel Locator，并输入 402 和 418，然后点击Apply,j 将影像光标移动到道路交叉口相应的点上去；8）在矢量窗口中，用鼠标左键点击并拖曳矢量光标，当十字形光标位于所需要的道路交叉时，松开鼠标左键，把矢量光标放置在道路的交叉口上，其坐标为477593.74,4433240.0（北纬 40 度 3 分 3 秒，东经 105 度 15 分 45 秒）图 矢量窗口9）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。

新的地图坐标就会出现在 Ground Control Points Selection 对话框中10）在 Ground Control Points Selection 对话框总，点击 Add Point,添加该地图坐标/影像坐标对，并观察 RMS 误差的变化·RST 和三次卷积校正1）在 Ground Control Points Selection 对话框中，选择 Options\Warp Files;2）在 Input Warp Image 对话框中，高亮选择文件名 bldr_tm.img，点击 OK，对 TM 的6 个波段进行校正；3）在出现的 Registration Parameters Dialogs 对话框中，将 Warp Method 选为 RST，将Resampling 设为 Cubic Convolution4）把 Background 值设为 255；5）在 Output file 文本框中，输入输出文件名为 bldrtm_m.img6）点击 OK，开始进行影像到地图的校正；·显示结果并进行评价使用光标位置/值（Cursor Location/Value）来对校正后的彩色影像进行评价1）在可用波段列表中，点击 RGB 单选按钮，接着点击校正影像的波段 4、波段 3 和波段 2（作为 RGB） 。

2）从 Display#下拉菜单按钮中，选择 New Display点击 Load RGB，来加载这幅校正后的 TM 彩色影像；注意到校正影像是倾斜的，这是由于消除了 TM 轨道方向影响的原因，此时这个影像已经具有地理坐标，但是注意。