实验三、遥感图像几何配准
一、实验任务与目的
本专题的这一部分将逐步演示影像到影像的配准处理过程。带有地理坐标的 SPOT 影像被用作基准影像，一个基于像素坐标的 Landsat TM 影像将被进行校正，以匹配该 SPOT 影像。
二、实验数据
三、实验过程
? 打开并显示 Landsat TM 影像文件 1. 从 ENVI 主菜单中，选择 File → Open Image File。
2. 当 Enter Data Filenames 对话框出现后，选择进入 envidata 目录下的 bldr_reg 子目录，从列表中选择 tmhbldr_tm.img 文件。
3. 在文件选择对话框中，点击 Open（在 UNIX 操作系统下为 OK），把 TM 影像波段加载到可用波段列表中。 4. 在列表中选中波段 3 ，点击 No Display 按钮，并从下拉式菜单中选择 New Display。
5. 点击 Load Band 按钮，来把 TM 第 3 波段的影像加载到一个新的显示窗口中。
? 开始进行影像配准并加载地面控制点 1. 从 ENVI 主菜单栏中，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，启动配准程序。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。
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 433，将 TM 影像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位置上，点击鼠标左键，调整光标点所处的位置。
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 查看地面控制点列表。尝试选择几个地面控制点找到选择地面控制点的感觉。 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，可以清除掉所有已选择的地面控制点。
9. 从 Ground Control Points Selection 对话框中，选择 File → Restore GCPs from ASCII。
10. 在 Enter Ground Control Points Filename 对话框中，选择文件 bldr_tm.pts，然后点击 OK，加载这个预先保存过的地面控制点坐标。
11. 在 Image to Image GCP 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）。
? 操作处理地面控制点 下面的内容仅提供处理方法，并且只对有限的地面控制点按钮的处理功能进行操作。
在 Image to Image GCP List 对话框中，选择相应的地面控制点，然后在 Ground Control Points Selection 对话框中进行修改，这样可以编辑单个控制点的坐标位置。可以通过输入一个新的像素坐标，或使用对话框中的方向箭头逐像素地移动坐标位置。
在 Image to Image GCP List 对话框中，点击 On/Off 按钮，屏蔽掉所选择的地面控制点。这样在校正模型和 RMS 计算中都将不会考虑这个地面控制点坐标。这些地面控制点并没有被真正地删除，仅仅是被忽略掉了，可以使用 On/Off 按钮重新激活这些地面控制点。
在 Image to Image GCP List 对话框中，点击 Delete 按钮，可以从列表中删除一个地面控制点。
在两个缩放窗口中调整光标位置，然后点击 Image to Image GCP List 对话框中的 Update 按钮，更新所选的地面控制点，将其修改到当前光标的所在位置。
Image to Image GCP List 对话框中的 Predict 按钮，允许对新的地面控制点进行预测。它以当前的校正模型为基础。
1. 将包含 SPOT 影像的那个主影像窗口的光标放置到一个新的位置上。然后点击 Predict 按钮，放置在 TM 影像上的光标就会根据校正模型，移动到预测的匹配点上去。
2. 通过在 TM 数据中，轻微地移动光标，能够对所提取的位置点进行交互式的精确定位。
3. 在 Ground Control Points Selection 对话框中，点击 Add Point，把这个新的控制点添加到列表中。 ? 校正影像
我们可以校正显示的影像波段，也可以同时校正多波段影像中的所有波段。这里我们仅对已显示的波段进行校正。
1. 从 Ground Control Points Selection 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 bldr_tm1.wrp，点击 OK。
4. 重复步骤 1 和步骤 2，还是使用 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，这一次选择一次多项式 Polynomial 校正法，并使用 Cubic Convolution重采样法。然后再选择 Delaunay 三角网的 Triangulation 校正法，相应地使用 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 使用动态链接来比较校正结果：
1. 在可用波段列表中，点击原始的 TM 波段影像名 bldr_tm.img，然后从菜单栏中，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 BLDRTM_1.WRP 文件。在 Display #下拉式按钮中选择 New Display，点击 Load Band 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 影像和已添加了地理坐标的 TM 影像链接起来。
6. 在主影像显示窗口中，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。
7. 将 bldr_tm2.wrp 和 bldr_tm3.wrp 影像加载到新的显示窗口中，使用影像动态链接功能，比较采用三种不同的重采样法（临近法、双线性内插法和三次卷积法）所产生的效果。 注意观察，在使用近邻法重采样的影像中的锯齿状像素，而使用双线性内插法重采样的影像看起来
更加平滑，使用三次卷积法重采样的影像是好的结果，不但有平滑效果，而且保持了影像的细节特征。 8. 在相应的主影像窗口中，选择 File → Cancel，关闭 bldr_tm1.wrp（RST 校正，近邻法重采样）和 bldr_tm2.wrp（RST 校正，双线性内插法重采样）影像的显示窗口。
9. 将 bldr_tm4.wrp 和 bldr_tm5.wrp 影像加载到新的显示窗口中，使用影像动态链接功能，同bldr_tm3.wrp 影像（RST 校正）进行比较。
注意观察采用三种不同校正方法（RST、1 次多项式和 Delaunay 三角网）对影像几何信息所产生的效果。
10. 使用动态链接功能，与带有地理坐标的 SPOT 影像进行比较。