地理遥感图像处理实验教案

实验五 波谱信息增强

一、实验目的

1、掌握应用不同滤波器进行滤波的方法与步骤。。 二、实验原理

滤波操作可在主菜单Filter菜单下进行，在ENVI中可进行如下操作：卷积滤波、形态学滤波、纹理滤波、自适应滤波和频率域滤波。卷积滤波在空间域中对图像进行滤波处理，形态滤波根据数学形态学运算对图像进行增强，纹理滤波可以提取图像的纹理方面的信息，自适应滤波能够在保留边缘的情况下进行平滑减噪处理。本节我们将主要介绍两种主要的滤波：空间域滤波（卷积滤波）和频率域滤波（快速傅立叶变换）。在数学空域中作卷积相当于在频域中作乘积，所以两者实质上是一样的。

滤波通常通过消除特定的空间频率来使图像增强。空域上的频率可以理解为像元亮度值随距离的变化。高频信息通常反应局部的变化，而低频信息通常反应整体的轮廓特征。

空域滤波是通过将图像与一个模板进行运算而进行的，由于模板的对称性，这种运算相当于数学中的卷积运算，所以也叫卷积滤波，进行滤波的模板也称为卷积算子。用户选择卷积算子与图像进行卷积生成一个新的空间滤波图像。ENVI中的卷积滤波包括以下类型：高通、低通、拉普拉斯、方向滤波、高斯高通、高斯低通、中值、Sobel、Roberts、用户自定义滤波。

三、实验设备

遥感图像处理软件ENVI4.0；使用数据Landsat TM data。 四、实验内容与步骤 1、空域滤波

（1）在主菜单中选择Filter ?Convolutions and Morphology，出现如下Convolutions and

Morphology Tool对话框。

（2）在上述对话框中选择Convolutions?滤波方法（如上所介绍）。如果你选择方向

滤波，将弹出Directional Filter Angle对话框，输入方向角，北向（竖直向上）为0度方向，

按照逆时针方向为正方向。

（3）通过点击“Kernel Size”中的箭头按钮来指定变换核的大小。变换核的尺寸被设置为奇数。

（4）在Image Add Back (0-100%)右的文本框中键入一个add back值。加回原图像的

部分值可以保留一些空域背景，通常用于图像锐化当中，这样滤波图像看上去效果更好一些，不会是纯粹的边缘。

（5）用鼠标双击想要进行编辑的像元，即可进行编辑，输入新的值，按回车即可。

（6）将变换核保存到文件 2、频域滤波

ENVI软件中进行频域滤波增强也可分为三步：1、将原始影像从空域变换到频率域，通过FFT（快速傅立叶变换）可实现。2、在频率域中根据需要可以交互地设置滤波函数，人为指定通过或滤掉某些频率成分。3、对滤波后的频域图像进行傅立叶逆变换即可得到滤波后的图像。

频域滤波的一个重要的应用就是可以有效的去除图像中的周期性噪声，理想情况下，频域图像从中心向周围应该是从低频向高频的平滑变化，但如果图像由于传感器等因素而产生周期性噪声时，如条带，在频域中会出现沿中心对称的亮斑，这时我们可以在频域中非常直观地设置滤波函数去掉这些亮斑，这一点我们将用实例进行演示。

3、图像去条带

（1）在主图像菜单中选择Filter ?FFT Filtering??Forward FFT，出现Forward FFT

Input File对话框，选择要被处理的数据，需要时，可以用子集。这里可以选择整个文件或单个波段。

（2）点击OK按钮，键入输出的FFT文件，完成后加载图像，结果如下所示，即为频域图像：

五、实验总结

包括通过实验获得的实验注意事项、心得体会等。

实验六 图像融合

一、实验目的

1、掌握图像融合的方法和步骤。 二、实验设备

遥感图像处理软件ENVI4.0；使用数据Landsat TM data、SPOTdata。 三、实验内容与步骤 1、TM与SPOT数据融合

（1）选择File?Open External File ??IP Software??ER Mapper，在实验数据路径下

分别打开lon_tm.ers和lon_spot.ers。

（2）在波段列表中单击SPOT图像的波段，在对话框下面显示其大小为2820×1569，然后单击TM数据的任一个波段，注意到其图像大小为1007×560。TM的空间分辨率为28米，SPOT全色波段的空间分辨率为10米，因此TM数据重采样到SPOT数据的系数为2.8。

（3）在主菜单中选择Basic Tools ??Resize Data (Spatial/Spectral)，然后选择lon_tm文件点击OK，在Resize Data Parameters对话框中的xfac文本框中键入2.8，yfac文本框中键入2.802（输入这个数是因为补偿一个多余的像元，1569/560≈2.802），这样使得采样后的图像大小与SPOT相同，重采样方法选择Nearest Neighbor，键入输出文件名，单击OK。

（4）将重采样图像和SPOT图像加载到不同的显示窗口中，然后选择Tools?Link??Link

Displays，用动态链接的方法对比图像：

2、SPOT多光谱影像与全色波段融合

SPOT多光谱影像的分辨率为20m分辨率，全色为10m分辨率

（1）在实验数据路径下打开s_0417_2.bil（多光谱数据）和s_0417_1.bil（全色波段数据），加载到显示窗口中，查看其范围和大小（前者为1418 x 1114，后者为2835 x 2227），

确定采样系数。

（2）在主菜单中选择Basic Tools ?Resize Data (Spatial/Spectral)，选择多光谱文件

（s_0417_2.bil）单击OK。

（3）在Resize Data Parameters对话框中的xfac和yfac文本框中分别键入1.999，以

使重采样后的图像大小与全色波段一致。键入输出文件名，单击OK。

（4）与前述一样，将重采样图像加载到显示窗口中，在主菜单中选择Transform?Image

Sharpening??HSV，选择重采样图像的显示索引号，单击OK，再选择全色波段作为高分辨输入图像：

（5）单击OK，键入输出文件名，单击OK，执行融合，查看结果，并比较其与多波段合成影像与全波段灰度影像的区别。

四、实验总结

包括通过实验获得的实验注意事项、心得体会等。