实验三 影像地理坐标定位和配准
实验学时：6学时 实验类型：验证性 实验要求：必修
一、实验目的
学会在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。学会使用ENVI生成影像地图的步骤，学会利用全色影像和多光谱影像进行HSV融合的步骤。
二、实验内容
本实验主要涉及遥感图像处理中影像校正、配准功能，通过实验进一步掌握这类处理的理论原理。
三、实验原理、方法和手段
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像功能能够创建自定义的地图投，它允许使用6种基本投影类型，超过35种的不同椭球体以及时100多种的基准数据集（Datum），来满足大多数地图投影的需要。
ENVI地图投影像参数存储在一个ASCⅡ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（ENVI Header files）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关联的Magic Pixel（地图坐标系统的起始点）。然后，选择的ENV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（这三种方法通称RST），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
21
的多重动态链接显示功能对基准影像和校正后的影像进行比较，可以快速地评估配准的精度。
四、实验组织运行要求
集中授课方式。学生可自行摸索软件结构、菜单组成、功能等。
五、实验条件
微型计算机，ENVI软件。 实验数据：路径envidata/bldr_reg
文件 所需文件 bldr_sp.img bldr_sp.hdr bldr_sp.grd bldr_sp.ann bldr_tm.img bldr_tm.hdr bldr_tm.pds bldrtm_m.pts bldr_rd.dlg bldrtmsp.grd bldrtmsp.ann 生成的文件 bldr_tm1.wrp bldr_tml.hdr bldr_tm2.wrp bldr_tm2.hdr bldr_tm3.wrp bldr_tm3.hdr 使用缩放平移和最近邻重采样法得到的影像到影像的配准结果 ENVI相应的头文件 使用RST和双线性内插重采样法进行的影像到影像的配准结果 ENVI相应的头文件 使用RST和三次卷积重采样法进行的影像到影像的配准结果 ENVI相应的头文件 Boulder SPOT带地理坐标的影像子集 ENVI相应的头文件 Boulder SPOT地理公里网参数 Boulder SPOT地理注记 Boulder TM没有地理坐标的影像 ENVI相应的头文件 TM-SPOT影像到影像配准中所用的控制点 TM-MAP影像到地图配准中所用的控制点 Boulder道路数字线划图（DLG） 融合后的TM-SPOT影像的地图公里网 融合后的TM-SPOT影像的注记 描述 22
bldr_tm4.wrp bldr_tm4.hdr bldr_tm5.wrp 使用一次多项式和三次卷集积采样法进行的影像到影像的配准结果 ENVI相应的头文件 使用Delaunay三角网和三次卷积重采样法进行的影像到影像的配准结果 bldr_tm5.hdr bldrtm_m.img bldrtm_m.hdr bldrtmsp.img bldrtmsp.hdr ENVI相应的头文件 Boulder TM影像到地图的配准结果，使用了RST和三次卷积重采样法 ENVI相应的头文件 Boulder TM/SPOT使用HSV融合后的结果，分辨率为10米 ENVI相应的头文件 六、实验步骤
（一）带地理坐标的数据和影像地图
打开并显示SPOT数据
1、从ENVI主菜单：File → Open Imagine File。
2、Enter Data Filename对话框选择envidata#1/envidata/bldr_reg/bldr_sp.img文件。 3、点击OK。
4、通过可用波段列表打开图像。
修改ENVI头文件中的地图信息
1、在可用波段列表中，右键点击bldr_sp.img文件名下的Map Info图标，从弹出的快捷菜单中选择Edit Map Information。
Edit Map Information对话框出现在屏幕上。 这个对话框列出了在ENVI中添加地理坐标所用的地理信息。可以调整ENVI使用的Magic Pixel（作为地图坐标系统的起始点）相对应的影像坐标。因为ENVI可以从相应头文件信息和地图投影文件中，识别出地图投影、像元大小
23
以及地图投影参数，所以用它能够计算出影像中任意像元的地理坐标。既可以输入地图坐标，也可以输入地理坐标（纬度/经度）。
2、点击Projection/Datum文本旁边的箭头切换按钮，显示UTM Zone 13 North地图投影的纬度/经度坐标。ENVI在处理过程中才进行转换。
3、点击当前的DMS或者 DDEG按钮，分别在度-分-秒（Degrees-Minutes-Swconds）和十进制的度（Decimal Degrees）之间进行切换。
光标位置/值
要打开一个显示主影像窗口，滚动窗口，或者缩放窗口中光标位置信息的对话框，可以按如下几步进行。
1、从主影像窗口菜单栏中，选择Tool → Cursor Location/Value。也可以从ENVI主菜单和主影像窗口菜单栏中，选择Window →Cursor Location/Value，打开这个对话框。
注意到对于这幅带地理坐标的影像，对话框同时给出了像素坐标和地理坐标。
2、在影像中移动光标，查看特定位置的坐标值，并注意地图坐标和经纬度之间的关系。
叠合地图公里网
1、从主影像窗口菜单栏中，选择Overlay → Grid Line。#1 Grid Line Parameters 对话框出现在屏幕上，同时一个虚拟的边框添加到影像中，允许在影像外部显示地图公里网的标注。
2、在这个新的对话框中，选择File → Restore Setup。
3、在Enter Grid Parameters Filename 对话框中，选中bldr_sp.grd文件，点击Open。先前保存过的公里网参数就会被加载到对话框中。
4、在#1 Grid Line Parameters对话框中，从对话框菜单栏中，选择Option → Edit Map Grid Attributes，来查看地图参数。这将打开Edit Map Attributes对话框。
5、在Edit Map Attributes对话框中，注意公里网的间隔以及控制线条、标签、公里网交角以及矩形框（轮廓框）相应颜色和其它特征的参数。
6、处理完成后，点击Cancel来关闭该对话框。
7、在#1 Grid Line Parameters对话框，从菜单栏中，选择Option → Edit Geographic grid Attributes，
24
查看地理坐标。在Geographic grid Attributes对话框，再次注意地理坐标（纬度/经度）公里网的参数。处理完成后，点击Cancel来关闭该对话框。
8、在Grid Line Parameters dialog对话框中，点击 Apply，在影像中放置公里网。 ENVI允许同时放置像素、地图、和地理坐标公里网。
叠合地图注记
1、在主影像窗口中，选择Overlay → Annotation。
2、在#1 Annotation:Text对话框中，选择File → Restore Annotation。打开一个标准的文件选择对话框。
3、在Enter Annotation Filename对话框中，从文件列表中选择bidr_sp.ann文件，点击OK，先前保存过的地图注记被加载到影像上。
4、按住滚动窗口的一角，并拖动鼠标，拉大该滚动窗口。重新放置改变了大小的滚动窗口，这样就可以同时看到主影像窗口。
5、在改变了大小的滚动窗口中，使用鼠标左键，移动主影像指标矩形框，查看主影像窗口中出现的地图要素。
6、在#1 Annotation:Text对话框中，点击并按住Object菜单，查看可以用来注记地图的对象。
25