实验五、遥感图像增强

一、实验目的

掌握空间域、辐射域、光谱域增强的原理与方法步骤；
掌握波段组合的原理与方法。
掌握ENVI直方图拉伸、空间卷积运算、光谱变换、波段运算和彩色合成等基本图像增强操作。

二、实验基本要求

认真阅读和掌握本实验的内容。
保存与记录实验结果，并进行分析总结。
实验报告中要求有清晰的步骤及相应结果（图或表等）。

三、实验时间和地点

地点：
时间：

四、实验条件

硬件：PC电脑（Windows 操作系统）
软件：ENVI 5.3
参考资料：《ENVI遥感图像处理方法》第5章
使用数据：D:\Program Files\Exelis\ENVI51\data\ qb_boulder_msi
/…\第5章图像增强

五、实验内容

辐射域增强处理
光谱域增强处理
空间域增强处理

六、注意事项

1、在进行空间滤波操作时，通过调整窗口大小，分析它对滤波结果的影响；
2、在地理空间数据云中下载一景Landsat-8/OLI 鄱阳湖区域的遥感影像。尝试不同的波段组合，分析哪种组合可以更好的识别水体、植被、建筑物？
3、无论何种增强操作，尝试思考其背后的需求和目的。

七、实验主要步骤

1、辐射（对比度）增强
（1）灰度级阈值分割
（1）打开“qb_boulder_msi”数据。
（2）在图层管理器（Layer Manager）中的“qb_boulder_msi”图层上右键选择New Raster Color Slices菜单。在文件选择对话框中选择图像的一个波段，单击OK按钮打开Edit Raster Color Slices面板

（3）在Edit Raster Color Slices面板中，有两种方式进行灰度分割：

```
    自动分割
```
```
    手动输入分割区间
```

（2）对比度拉伸
在Toolbox中选择Stretching Data工具，选择需要拉伸的数据之后，弹出拉伸方法选择界面

使用工具条中的拉伸下拉菜单，在左侧图层管理器中选择需要拉伸的图层，然后下拉选择拉伸方法

ENVIclassic操作步骤：选择图像主窗口中的Enhance菜单—>Interactive Stretching进入交互式拉伸的界面。

Linear(线性拉伸)
piecewise Linear(分段线性拉伸)
Gaussian(高斯拉伸）
Equalization(直方图均衡化拉伸)

2、光谱域增强
（1）多光谱波段四则运算
• NDVI计算工具
在Toolbox 中找到/Spectral/Vegetation/NDVI工具，打开设置对应传感器波段

• Band Math 工具
• 一、必须符合IDL语言书写波段运算表达式
• 二、所有输入波段必须具有相同的空间大小
• 三、表达式中的所有变量都必须用Bn（或bn）命名
• 四、结果波段必须与输入波段的空间大小相同
• 五、调用IDL编写的自定义函数时
波段运算工具可以调用IDL编写的Function，当函数为源码文件（.pro）时，必须启动ENVI+IDL才能调用；如果函数编译为了sav文件，可以将sav文件放到如下路径，重启ENVI即可调用。
• ENVI 4.x： C:\Program Files\ITT\IDL\IDL80\products\envi48\save_add
• ENVI Classic： C:\Program Files\Exelis\ENVI51\classic\save_add
• ENVI 5.x： C:\Program Files\Exelis\ENVI51\extensions

波段运算用法示例
(1) 启动ENVI，选择菜单File > Open，打开数据"can_tmr.img"；
(2) 启动Band Math工具，路径为Toolbox/Band Ratio/Band Math；
(3) 在Band Math面板，在Enter an expression文本框中输入运算表达式：b1+b2+b3，点击Add to List按钮，将表达式添加到Previous Band Math Expression列表中；
(4) 在Band Math面板中，选中添加的"b1+b2+b3"，点击OK按钮，打开Variables to Bands Pairings对话框（如图），为运算表达式中各个变量赋图像文件或者图像波段

(5) 在Variables to Bands Pairings对话框中，Variables used in expression列表框中选择变量b1，单击Available Bands List中的"TM Band 1 (0.4850)"。然后用同样的方法为b2和b3指定为"TM Band 2"和"TM Band 3"；
(6) 单击Choose按钮，选择文件名及路径保存结果，单击OK按钮执行运算。
(7) 此时可以将输入和输出文件加载到视图中，然后点击工具栏图标获取当前鼠标位置的像元值

（2）光谱特征变换

3、图像空间滤波
（1）卷积滤波

（2）数学形态学滤波
（3）纹理分析

八、实验具体要求
1、选择不同拉伸方法对同一副影像进行拉伸，对比不同方法的拉伸效果。

2、请使用NDVI工具计算ENVI5自带快鸟影像（qb_bonlder_msi）的归一化水体指数NDWI，输出并对比NDVI与NDWI两幅影像。

（NDVI）

（NDWI）
3、请使用波段运算工具实现，归一化植被指数计算，输出结果。

4、参照教材P115-121 5.3中操作步骤，对同一副多光谱影像（自选）进行彩色变换、ICA变换、MNF变换、PCA变换、TC变换以及彩色拉伸变换，最后对变换后的结果使用彩色合成输出并对比显示。

（pca）

（ICA）

（色彩空间变换）

去相关拉伸

Photographic拉伸

（饱和度拉伸）

（mnf）

（tc）
5、参照教材P106-111 5.1中操作步骤，对同一DEM数据（从世界高程数据GMTED2000中地形起伏较大的区域裁一小块）进行空间滤波、形态学滤波和纹理分析，要求每一种空间域增强方法分别选择两种滤波大小的窗口（33、77）进行处理，最后对增强后的结果输出并对比显示。

八、实验结果与讨论
灰度分割能很好地分离地物，旦也有局限性。
通过不同的空间域、光谱域，可以得到自己想要的信息。

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