ENVI学习总结（十三）——波谱库的浏览与创建
1.1 标准波谱库与浏览
ENVI 自带标准波谱库，存放在…\Exeils\ENVI53\resource\speclib 目录下，分别存放在 4 个文件夹中，存储为 ENVI 波谱库格式，由两个文件组成：.sli 和.hdr。
- ASTER Spectral Library Version 2
ASTER 波谱库提供 2443 种地物波谱，包括人造材料、陨石、矿物、岩石、土壤、植物、水体，波长范围 0.4~15.4μm。ASTER 波谱库来自三个其他波谱库：约翰•霍普金斯大学(JHU) 波谱库、喷气推进实验室波谱库（JPL）和 USGS 波谱库。Version 2 版本更新 2008 年 12 月 3 日。文件命名规则如下：地物名称_来源波谱库_测量仪器_波谱代码。
- IGCP264 波谱库
由 5 种波谱仪从 26 种具备很好特征的样本中测量得到，这些样本经过了手工筛选和金刚砂压碎，并用<100 目和<200 目的网筛进行筛选。这些波谱库的目的是比较不同波谱分辨率和采样对波谱特征的影
响。
- USGS
提供 1994 种地物波谱，包括涂料、人造材料、矿物、混合物、植物、挥发物。文件命名规则如下：地物类型_测量仪器_波谱代码
- 植被波谱库
Chris Elvidge 植被波谱库使用 Beckman UV-5240 波谱仪测量，提供 99 种植被波谱，波长范围 0.4~2.5μm，包括干植被（veg_1dry.sli）和绿色植被（veg_2grn.sli）两个波谱库，其中 0.4 ~0.8μm 波长精度为 1nm，0.8 ~ 2.5μm 波长精度为 4nm。 同时对应的波谱工具也有了很大的改进，用户可直观地看到每一种波谱库中的文件个数，以及更为方便的查看每一种波谱文件的波谱曲线。启动 ENVI 5.3，选择 Display → Spectral Library View，打开 Spectral Library View 面板 （图 2）。左侧列表框中自动显示 4 个波谱库。
单击波谱库，可以选择波谱库中的某种地物波谱曲线，这个地物的波谱曲线自动在窗口中显示。
- 选择打开 Veg_lib（99）中的几个植被波谱文件；
在 vegetation 波谱库中选择 6 种不同植被的波谱曲线，可以看到对应的波谱曲线（横坐标表示波长（或者波段序号），纵坐标表示反射率（或者像素值）），以及波谱文件的属性信息，包括常规信息和曲线信息（图 3）。
- 波谱曲线显示窗口中的功能；
在波谱曲线窗口中可以看到 4 个部分的内容：
1.导入文件（Import）
此功能可以导入两种格式的文件，包括 ASCII 及波谱库形式存在的文件。
2.导出文件（Export）
导出波谱文件的格式可以分类 4 大类： 常见数据格式——ASCII 与波谱库文件； Image、PDF 及 Postscript 输出格式；复制波谱曲线； 直接打印曲线或在 PowerPoint 中展示；
3.选项工具（Options）
选项工具中有四个功能：
- 打开新的 Plot 窗口——自由拖拽收集的地物波谱；
- 波谱曲线上显示十字丝——一直保持十字丝可见，显示波谱十字丝节点含义；
- 添加波谱图例——不同颜色的波谱曲线代表什么样的地物，更直观方便；
- 曲线平滑——可调节曲线形状
4.波谱曲线 X、Y 轴代表含义
X轴代表：
- Wavelength：（默认显示）影像波长；
- Index：波段 i，i 代表影像具有 i 个波段；
- Wavenumber: 波数，即 1/wavelength ，波数与波长成反比关系，波长越小，波数就越大。
Y轴代表：
- Data Value：（默认显示）影像原始值；
- Continuum Removed 包络线去除：绘制数据与连续删除。连续的是，套在光谱的顶部的凸包。它分为原始数据值，以产生连续取出的值。在连续使用中的绘制曲线中所显示的第一和最后一个数据点计算的，所以只对已缩放的图形，在连续的基础上所显示的数据来计算范围。
- Binary Encoding：二进制编码，重新生成 0 与 1 的波频曲线。
（3）波谱曲线属性显示窗口
：同一窗口中显示多个地类的波谱曲线不予重叠显示；
：恢复原始数值范围曲线显示；
：点击此功能显示或者隐藏 Plot Key 与曲线属性；
：移除选中的一个曲线数据；
：移除全部的曲线数据；
：如果曲线节点有异常可以通过此工具进行编辑修订；
1.2 波谱库创建
ENVI 可以从波谱源中构建波谱库，波谱来源包括：ASCII 文件，由 ASD 波谱仪获取的波谱文件，标准波谱库，感兴趣区/矢量区域平均波谱曲线，波谱剖面和曲线等。下面介绍波谱库建立的操作步骤：
第一步：输入波长范围
（1）在 ENVI 中，选择 Toolbox/Spectral/Spectral Libraries/Spectral Library Builder。打开 Spectral Library Builder 对话框。
（2）为波谱库选择波长范围和 FWHM 值，有三个选项：
- "Data File" (ENVI 图像文件) ：波长和 FWHM 值（若存在）从选择文件的头文件中读取
- "ASCII File"：波长值与 FWHM 值的列的文本文件
- "First Input Spectrum"：以第一次输入波谱曲线的波长信息为准 ，选择"First Input Spectrum"，单击 ok，打开 Spectral Library Builder 面板。
第二步：波谱收集 在 Spectral Library Builder 面板中，可以从各种数据源中收集波谱，见下表。所有收集的波谱被自动重采
样到选择的波长空间。
下面介绍从高光谱图像数据中收集波谱。启动 ENVI ，打开高光谱数据 CupriteReflectance.dat。
收集图像上某个像元的波谱：
- 选择 Display>Profile>Spectral，在 Spectral Profile 对话框中，显示当前鼠标点的剖面曲线。找到要收集的像元，鼠标选中，该像元的波谱曲线显示
- 回到 Spectral Library Builder 面板中，选择 Import>From Plot Windows，将所收集的波谱选中导入。
- 导入的波谱显示在列表中，在波谱名称（Spectrum Name）字段对应的记录双击鼠标以修改波谱名称。同样的方法可以修改颜色（Color）字段的信息。
这种方法是从图像上获取单个点的波谱曲线，也可以获取某个区域的平均波谱曲线，如 ROI 文件或者矢量文件。 收集 ROI 或矢量文件范围的平均波谱
- 在 ENVI 主菜单中，选择 File>Open，打开"ROI\CupriteMineralROIs.xml"感兴趣样本文件。
- 回到 Spectral Library Builder 面板中，选择 Import>from ROI/EVF from input file，选择高光谱文件 CupriteReflectance.dat 作为波谱来源。
选中某一类感兴趣区，如方解石 Calcite，点击 Plot，绘制该感兴趣区的平均光谱曲线。
第三步：保存波谱库
（1）Spectral Library Builder 面板中，点击 Select All，将样本全部选中；
（2）Spectral Library Builder 面板中，选择 File>Save Spectra As>Spectral Library，打开 Output Spectral Library 面板；
（3）在 Output Spectral Library 面板中，可以输入以下参数：
- Z 剖面范围（Z Plot Range）:空白（Y 轴的范围，根据波谱值自动调节）
- X 轴标题（X Axis Title）：波长
- Y 轴标题（Y Axis Title）： 反射率
- 反射率缩放系数（Reflectance Scale Factor）：空白
- 波长单位（Wavelength Units）：Nanometers
- X 值缩放系数（X Scale Factor）：1
- Y 值缩放系数（Y Scale Factor）：1
（4）选择输入路径及文件名，单击 OK 保存波谱库文件。
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