实验2 - 图文

实验二 数据转换及数据预处理

实习目的：

1．掌握TM图像数据转换的主要方法。 2．掌握图像预处理的主要方法。 实习内容：

1．数据转换：

（1）包括单波段TM图像数据输入 （2）不同数据格式转换 （3）多波段组合文件的生成。 2．遥感影像的预处理： （1）影像的分幅裁剪 （2）遥感影像的几何校正 （3）遥感影像的拼接

一、数据输入/输出

ERDAS工具面板上的Import/export功能，允许输入多种格式的数据供ERDAS IMAGINE使用（主要是转换为img格式），同时允许将ERDAS IMAGINE的文件（img文件）转换成多种数据格式输出。

常用的输入输出数据格式有如下几种：

Tiff（*.tif）； JPG(.jpg);

(.bmp); arcinfo coverage E00; Generic Binary; spot

1. 数据输入

（1） 单波段二进制图像数据输入

用户从地面站购买的TM图像数据或其它图像数据，往往是经过转换后的单波段普通二进制数据文件，外加一个说明头文件。（包括数据的遥感平台，获取数据的传感器，数据产品类型，数据获取的日期，轨道编号，起始行编号，结束行编号，图像数据的波段组成，行数，列数等）。如果是普通二进制文件，必须按照Generic Binary（普通二进制）数据格式输入。

输入过程如下：

在ERDAS图标面板工具条中，点击

（或者Main—import/export）,打开输入输出

对话框，如图所示。并做如下的选择：

－>选择数据输入操作：Import

－>选择数据输入类型（Type）为普通二进制：Generic Binary －>选择数据输入媒体（Media）为文件：File －>确定输入文件路径及文件名（Input File）:

L71123032_03220000430_B10.L1G

－>确定输出文件路径及文件名（Output File）:

L71123032_03220000430_B10.img

－>OK

－>打开Import Generic Binary Data对话框，如图所示

在Import Generic Binary Data对话框中定义下列参数： －>数据格式（Data Format）: BIL

－>数据类型（Data Type）: Unsigned 8 Bit

－>数据文件行数（Row）: 7231.(如何获取的这个值？从数据头文件中获得) －>数据文件列数（Cols）:8021 －>文件波段数量（Bands）:1

－>保存参数设置（Save Option）:*.gen －>OK 退出Save Option File －>OK 执行输入操作。

上图为进程状态条，OK完成数据输入。

重复上述过程，可依此将多波段数据全部输入，转换为 .IMG文件。

练习1 将L71123032_03220000430_B10.L1G L71123032_03220000430_B20.L1G L71123032_03220000430_B40.L1G

L71123032_03220000430_B30.L1G L71123032_03220000430_B50.L1G

L71123032_03220000430_B70.L1G

L71123032_03220000430_B80.L1G转换为.img 文件。（自己从头文件中读取第8波段数据的行数和列数）

（2） TIFF图像数据输入输出(Import / Export Data)

TIFF图像数据是非常通用的图像文件格式，ERAS IMAGINE9.1增加了一个TIFF DLL动态连接库，从而使ERDAS工MAGINE支持6.0版本的TIFF图像数据格式的直接读写，包括普通TIFF和GeoTIFF。

用户在使用TIFF图像数据时，不需要再像以前那样通过Import/Export来转换Tiff文件，而是只要在打开图像文件时，将文件类型指定为TIFF格式就可以直接在视窗中显示TIFF图像。

如果要在图像解译器( Interpreter)或其它模块下对图像做进一步的处理操作，依然需要将TIFF文件转换为IMG文件，这种转换非常简单，只要在打开TIFF的视窗中将TIFF文件另存为( Save As ) IMG文件就可以了。同样，如果ERDAS IMAGINE的IMG文件需要转换为GeoTIFF文件，只要在打开IMG图像文件的视窗中将IMG文件另存为TIFF文件就可以了。

练习2：

将p123r33_5t910617_nn1.tif转为IMG格式，保存数据名为

p123r33_5t910617_nn1.img。

将p123r33_5t910617_nn2.tif转为IMG格式；保存数据名为

p123r33_5t910617_nn2.img。

将p123r33_5t910617_nn3.tif转为IMG格式；保存数据名为

p123r33_5t910617_nn3.img。

（3） 组合多波段数据

上面的数据输入只是将单波段的普通二进制数据文件转换成ERDAS自己的单波段IMG文件，而在实际工作中，对遥感图像的处理和分析都是针对多波段图像进行的，所以，还需要将若干单波段图像文件组合成一个多波段图像文件，具体过程如下:

ERDAS图标面板菜单条:Main－>Image Interpreter－>Utilities－>Layer Stack－>Layer Selection and Stacking对话框

或：ERDAS图标面板工具条:点击Interpreter图标－>Utilities－>Layer Stack－>Layer Selection and Stacking对话框

在Layer Selection and Stacking对话框中，依次选择并加载(Add)单波段图像: －>输入单波段文件(InputFile: *.img): p123r33_5t910617_nn1.img－>Add －>输入单波段文件(InputFile: *.img):

p123r33_5t910617_nn2.img－>Add

－>输入单波段文件(InputFile: *.img):

p123r33_5t910617_nn3.img－>Add

－>输出多波段文件(Output File: *.img):Bandstack.img －>输出数据类型(Output Data Type):Unsigned 8 Bit －>波段组合选择(OutputOption) : Union －>输出统计忽略零值:Ignore Zero In Stats －>OK

练习3：

（1）将练习2中的三个波段数据进行组合。

（2）完成我们第一次课用的数据 6波段组合.img. 用的数据为p123r33_5t910617_nn1.img～p123r33_5t910617_nn7.img，第6波段除外。

2. 外部数据格式的输出

（1） img 转化为jpg

JPEG图像数据是一种通用的图像文件格式，ERDAS可以将自己的IMG图像文件输出成JFEG图像文件，供其它图像处理系统或办公软件使用，下面就介绍转换过程。

ERDAS图标面板菜单条:Main－>Import/Export－>输入输出对话框 ERDAS图标面板工具条:点击Import/Export图标－>输入输出对话框

JPEG（*.jpg）可以直接显示，但操作处理速度较慢，如果要进一步处理操作，最好将jpg转化为img打开，另存即可。

Import/export 选择 export，输出为 (jpg) －>选择输出数据操作: Export －>选择输出数据类型(type): JPEG： －>选择输出数据媒体(Media)为文件：File

－>确定输入文件路径和文件名：（可任选一个*.img图像） －>确定输出文件路径和文件名 －>OK(关闭数据输入输出对话框)

－>打开Export JFIF Data对话框(略)

－>在Export JFIF Data对话框中设置下列输出参数:

－>图像对比度调整(Contrast Option)：Apply Standard Deviation Stretch －>标准差拉伸倍数（Standard Deviations）：2 －>图像转换质量(Quality)：100

－>在Export JFIF Data对话框中点击选择Export Options(输出设置) －>打开Export Options对话框

开始 显示图像文件 Display image files 启动几何校正模块 Start geometric correction tool 计算转换模型 Compute transformation 采集地面控制点 Record ground control points 图像重采样 Resample the image 检验校正结果 Verify rectification result 结束

(1)图像校正的具体过程

第一步:显示图像文件(Display Image Files )

首先，在ERDAS图标面板中点击Viewer图标两次，打开两个视窗〔Viewer #1； viewer #2) 并将两个视窗平铺放置，操作过程如下:

ERDAS图标面板菜单条:Session－>Tile Viewers

然后，在Viewer #1中打开需要校正的Landsat TM图像: tmAtlanta.img（example文件夹中）

在Viewer #2中打开作为地理参考的校正过的SPOT图像: panAtlanta.img 第二步:启动几何校正模块(Geometric Correction Tool ) Viewer #1菜单条:Raster－>Geometric Correction －>打开Set Geometric Model对话框

－>选择多项式几何校正计算模型:Polynomial -- OK

－>同时打开Geo Correction Tools对话框和Polynomial Model Properties对话框

在Polynomial Model Properties对话框中，定义多项式模型参数及投影参数:

－>定义多项式次方(Polynomial Order ):2 －>定义投影参数(Projection )(略，见下面说明) －>Apply－>Close

－>打开GCP Tool Reference Setup对话框

说明:该实例是采用视窗采点模式，作为地理参考的SPOT图像已经含有投影信息，这里不需要定义投影参数。如果不是采用视窗采点模式，或者参考图像没有包含投影信息，则必须在这里定义投影信息，包括投影类型及其对应的投影参数。

第三步:启动控制点工具(Start GCP Tools )

首先在GCP Tools Reference Setup对话框中选择采点模式: －>选择视窗采点模式:existing viewer 单选按钮 －>OK (关闭GCP Tools Reference Setup对话框) －>打开Viewer Selection Instructions指示器

－>在显示作为地理参考图像panatlanta.img的viewer #2中点击左键 －>打开Reference Map Information提示框 (显示参考图像的投影信息) －>OK (关闭 Reference Map Information提示框)

－>整个屏幕将自动变化为如下图所示的状态:其中包含两个主视窗、两个放大窗口、两个关联方框(分别位于两个视窗中，指示放大窗口与主视窗的关系)、控制点工具对话框、几何校正工具等。表明控制点工具被启动，进入控制点采集状态。 第四步:采集地面控制点(Ground Control Point)

控制点工具对话框简介(Introduction to GCP Tool )

在正式开始采集控制点之前，首先对控制点工具对话框进行说明:

GCP工具对话框(GCP Too1}由菜单条(Menu Bar)、工具条(Tool Bar)和控制点数据表(GCP Cell Array)及状态条（Status Bar）4个部分组成，菜单条中菜单命令及其功能如表4.3所列，工具条中的图标及其功能如表4.4所列，控制点坐标表的组成如表4.5所示。

关于GCP工具对话框，还需要说明几点:

(a)输入控制点(Input GCP)的是在原始文件视窗中采集的，具有原文件的坐标系统;而 参考控制点(Reference GCP)是在参考文件视窗中采集的，具有已知的参考坐标系统， GCP工具将根据对应点的坐标值自动生成转换模型。

(b)在GCP数据表中，残差(Residuals )、中误差(RMS )、贡献率(Contribution )及 匹配程度(Match )等参数，是在编辑GCP的过程中自动计算更新的，用户是不可以 任意改变的，但可以通过精确GCP位置来调整。

(c)每个IMG文件都可以有一个GCP数据集与之相关联，GCP数据集保存在一个栅格层 数据文件中;如果IMG文件有一个GCP数据集存在的话，只要打开GCP工具，GCP点就会出现在视窗中。

(d)所有的输入GCP都可以直接保存在图像文件中(( Save I}pu} )，也可以保存在控制点文件中(Save Input As )。如果是保存在文件中，调用的方法如(c)所述，如果是保存在GCP文件中，可以通过加载调用(Load Input ).

(e)参考GCP也可以类似地保存在参考图像中(,Save Reference)或GCP文件中(( Save Reference As )，便于以后调用。

控制点（GCP）的具体采集过程：

在图像几何校正过程中,采集控制点是一项非常重要和相当繁琐的工作,具体过程如下:

(1)在GCP工具对话框中单击select GCP图标,进入GCP选择状态。

(2)在GCP数据表中将输入GCP的颜色(Color)设置为比较明显的黄色。 (3)在Viewer#1中移动关联方框位置,寻找明显的地物特征点，作为输入GCP。 (4)在GCP工具对话框中单击Create GCP图标

,并在Viewer#1 的中单击定点,GCP

数据表将记录一个输入GCP,包括其编号、标识码、X坐标、Y坐标。

(5)在GCP工具对话框中单击Select GCP图标

,重新进入GCP选择状态。

(6)在GCP数据表中将参考GCP的颜色设置为比较明显的红色。

(7)在Viewer#2中移动关联方框位置,寻找对应的地物特征点,作为参考GCP。 (8)在GCP工具对话框中单击Create GCP图标

,并在Viewer＃4中单击定点,系统将

自动把参考点的坐标(X Reference,Y Reference)显示在Gcp数据表中。

(9)在GCP工具对话框中单击Select GCP图标回到Viewer#1,准备采集另一个输入控制点。

(10)不断重复步骤(1)~(9),采集若干GCP,直到满足所选定的几何校正模型为止。而后,每采集一个Input GCP,系统就自动产生一个Ref:GCP,通过移动ReF.GCP可以逐步优化校正模型。

采集GCP以后,GCP数据表如图所示。

,重新进入GCP选择状态:并将光标移

第五步:采集地面检查点

以上所采集的GCP的类型均为Control Point(控制点),用于控制计算、建立转换模型及多项式方程。下面所要采集的GCP的类型均是Check Point(检查点),用于检验所建立的转换方程的精度和实用性。如果控制点的误差比较小的话,也可以不采集地面检查点。

依然在GCP Tool对话框状态下按以下步骤操作: (1)在GCP Tool菜单条中确定GCP类型。 (2)单击Edit|Set Point Type |Check命令。

(3)在GCP Tool菜单条中确定GCP匹配参数(Matching Parameter)

单击Edit| Point Matching命令,打开GCP Matching对话框,在GCP Matching对话框中,需要定义下列参数:

①在匹配参数(Matching Parameters)选项组中设最大搜索半径(Max.Search Radius)为3:搜索窗口大小(Search Window Size)为X值5/Y值5。

②在约束参数(Threshold parameters)选项组中设相关阙值(Correlation Threshold)为0.8:删除不匹配的点(Discard Unmatched Point)。

③在匹配所有/选择点(Match All/Selected Point)选项组中设从输入到参考(reference from input)或从参考到输入(input from reference)

④、单击Close按钮(关闭GCP Matching对话框)。

(4)确定地面检查点。在GCP Tool工具条中单击Create GCP图标,并将Lock图标打开,锁住Create GCP功能,如同选择控制点一样,分别在Viewer#1和Viewer#2中定义5个检查点,定义完毕后单击Unlock图标,解除Create GCP功能。

(5)计算检查点误差。在GCP Tool工具条中单击Compute Error图标,检查点的误差就会显示在GCP Tool的上方,只有所有检查点的误差均小于一个象元,才能继续进行合理的重采样。一般来说,如果控制点(GCP)定位选择比较准确的话,检查点匹配会比较好,误差会在限差范围内:否则,若控制点定义不精确,检查点就无法匹配,误差会超标。 第6步:计算转换模型

在控制点采集过程中,一般是设置为自动转换计算模式(Compute Transformation),所以,随着控制点采集过程的完成,转换模型就自动计算生成,下面是转换模型的查阅过程：

在Geo correction Tools对话框中单击Display Model Properties图标踵,打开Polynomial Model Properties（多项式模型参数)对话框,在多项式模型参数对话框中查阅模型参数,并记录转换模型。 第7步:图像重采样

图像重采样简介

重采样(Resample)过程就是依据未校正图像象元值计算生成一幅校正图像的过程,原图像中所有栅格数据层都将进行重采样。ERDAS IMAGINE提供3种最常用的重采样方法。

·Nearest Neighbor:邻近点插值法,将最邻近象元值直接赋予输出象元。

·Bilinear Interpolation双线性插值法,用双线性方程和2×2窗口计算输出象元值。 ·Cubic Convolution:立方卷积插值法,用三次方程和4×4窗口计算输出象元值。 图像重采样过程

在Geo Correction Tools对话框中单击Image Resample图标菌,打开Resample(图像重采样)对话框,在Resample对话框中,定义重采样参数：

(l)输出图像文件名(Output File )为rectify.img

(2)选择重采样方法(Resample Method)为Nearest Neighbor。

(3)定义输出图像范围(Output Corners)，在ULX、ULY、LRX、LRY微调框中分别输入需要的数值。

(4)定义输出象元大小(Output Cell Sizes),X值3O/Y值30。 (5)设置输出统计中忽略零值,即选中Ignore Zero stats复选框。

(6)设置重新计算输出默认值(Recalculate Output Defaults),设Skip Factor为10。 (7)单击OK按钮(关闭Resample对话框,启动重采样进程)。

第8步:保存几何校正模式

在Geo Correction Tools对话框中单击Exit按钮,退出图像儿何校正过程,按照系统提示选择保存图像几何校正模式，并定义模式文件（*.gms）,以便下次直接使用。

第9步:检验校正结果

检验校正结果(Verify Rectification Result)的基本方法是:同时在两个窗口中打开两幅图像,其中一幅是校正以后的图像,一幅是当时的参考图像,通过窗口地理连接(Geo Link/Unlink功能及查询光标(Inquire Cursor)功能进行目视定性检验,具体过程如下:

打开两个平铺图像窗口

在菜单条单击File |Open| Raster Option命令,选择图像文件。 或在ERDAS图标面板单击Session |Tile Viewers命令,选择平铺窗口。 建立窗口地理连接关系

在Viewer #1中右击,在快捷菜单中选择Geo Link/Unlink命令。 在Viewer#2中单击,建立与Viewer #1的连接。 通过查询光标进行检验

在Viewer #1中右击,在快捷菜单中选择Inquire Cursor命令,打开光标查询对话框。 在Viewer #1中移动查询光标,观测其在两屏幕中的位置及匹配程度,并注意光标查询对话框中数据的变化。如果满意的话,关闭光标查询对话框。

练习：纠正一幅TM影像。不同时相遥感数据的几何纠正。

实例②：地形图校正。

？要纠正地形图。因为我们的遥感影像，都缺乏控制点数据。而在地形图上我们可以以公里网格作为控制点。原理是一样的，主要目的是让同学们熟悉在实地测量了一系列控制点时如何进行影像的纠正。

具体步骤：

第一步:显示图像文件(Display Image Files )

在ERDAS图标面板中点击Viewer图标，打开视窗Viewer #1； 在Viewer #1中打开需要校正的的地形图: baoding.img 第二步:启动几何校正模块(Geometric Correction Tool ) Viewer #1菜单条:Raster－>Geometric Correction －>打开Set Geometric Model对话框

－>选择多项式几何校正计算模型:Polynomial -- OK

－>同时打开Geo Correction Tools对话框和Polynomial Model Properties对话框

在Polynomial Model Properties对话框中，定义多项式模型参数及投影参数:

－>定义多项式次方(Polynomial Order ):2

－>定义投影参数(Projection )->add/change projection->custom: Projection type: transverse mercator Spheroid Name: krasovsky Datum name: krasovsky Scale …:1.000

Longitude … :117:00:00E Latitude … :0:00:00N False easting 500000meters

False northing :0 ->ok ->close

－>打开GCP Tool Reference Setup对话框 第三步:启动控制点工具(Start GCP Tools )

首先在GCP Tools Reference Setup对话框中选择采点模式: －>选择视窗采点模式:keyboard only 单选按钮 －>OK (关闭GCP Tools Reference Setup对话框)

－>打开Reference Map Information提示框 (显示参考图像的投影信息) －>OK (关闭 Reference Map Information提示框) －>整个屏幕将自动变化为如下图所示的状态: 第四步:采集地面控制点(Ground Control Point)

我们选取公里格网点作为控制点。请考虑为什么要选公里格网点作为控制点，有何好处？想一想，我们上课时给大家介绍的采集控制点时应遵循的原则有哪些？

控制点（GCP）的具体采集过程：

在图像几何校正过程中,采集控制点是一项非常重要和相当繁琐的工作,具体过程如下: (1)在GCP工具对话框中单击select GCP图标

,进入GCP选择状态。

(2)在GCP数据表中将输入GCP的颜色(Color)设置为比较明显的黄色。 (3)在Viewer#1中移动关联方框位置,寻找明显的地物特征点，作为输入GCP。 (4)在GCP工具对话框中单击Create GCP图标

,并在Viewer#1 的中单击定点,GCP

数据表将记录一个输入GCP,包括其编号point#、标识码pointid、X坐标xinput、Y坐标yinput。

(5) 在XRef. YRef.输入所选控制点对应的实际坐标，在地形图边缘找（如20362000，4318000）

(10)不断重复步骤上述步骤,采集若干GCP,直到满足所选定的几何校正模型为止。要求至少选8个控制点。

采集GCP以后,GCP数据表如图所示。

要求误差不得大于0.01; 第5步:计算转换模型

在控制点采集过程中,一般是设置为自动转换计算模式(Compute Transformation),所

以,随着控制点采集过程的完成,转换模型就自动计算生成,下面是转换模型的查阅过程：

在Geo correction Tools对话框中单击Display Model Properties图标

,打开

Polynomial Model Properties（多项式模型参数)对话框,在多项式模型参数对话框中查阅模型参数,并记录转换模型。 第7步:图像重采样

图像重采样简介

重采样(Resample)过程就是依据未校正图像象元值计算生成一幅校正图像的过程,原图像中所有栅格数据层都将进行重采样。ERDAS IMAGINE提供3种最常用的重采样方法。

·Nearest Neighbor:邻近点插值法,将最邻近象元值直接赋予输出象元。

·Bilinear Interpolation双线性插值法,用双线性方程和2×2窗口计算输出象元值。 ·Cubic Convolution:立方卷积插值法,用三次方程和4×4窗口计算输出象元值。 图像重采样过程

在Geo Correction Tools对话框中单击Image Resample图标菌,打开Resample(图像重采样)对话框,在Resample对话框中,定义重采样参数：

(l)输出图像文件名(Output File )为保定纠.img

(2)选择重采样方法(Resample Method)为Nearest Neighbor。

(3)定义输出图像范围(Output Corners)，在ULX、ULY、LRX、LRY微调框中分别输入需要的数值。（此处选默认值）

(4)定义输出象元大小(Output Cell Sizes),X值4/Y值4。 (5)设置输出统计中忽略零值,即选中Ignore Zero stats复选框。 (6)单击OK按钮(关闭Resample对话框,启动重采样进程)。

第8步:保存几何校正模式

在Geo Correction Tools对话框中单击Exit按钮,退出图像儿何校正过程,按照系统提示选择保存图像几何校正模式，并定义模式文件（*.gms）,以便下次直接使用。

第9步:检验校正结果

检验校正结果(Verify Rectification Result)的基本方法是:打开校正以后的图像, 通过查询光标进行检验

一般选取公里网格处进行检验，看看单点误差的大小。

3.图像拼接处理

本练习将同一区域相邻的三幅TM图像进行拼接。需要拼接的图像必须含有地图投影信息，也就是说输入的图像必须经过几何校正。虽然所输入的图像可以具有不同的投影类型，不同的像元大小，但必须具有相同的波段数。在进行图像拼接时，需要确定一幅参考图像，参考图像将作为输出拼接图像的基准，决定拼接图像的对比度匹配、以及输出图像的地图投影，像元大小和数据类型。 其过程如下：

启动图像拼接工具,在ERDAS图标面板工具条中，点击Dataprep/Data preparation/Mosaic Images－>Mosaic Tool 视窗。

加载Mosaic图像，在Mosaic Tool视窗菜单条中，Edit/Add images—打开Add Images for Mosaic 对话框。依次加载窗拼接的图像。添加时需做如下图设置，即选择computer active area.依次加载两幅影像：l71123034_03420000125_3boduan.img和tm3波段.img

在Mosaic Tool 视窗工具条中，点击set Input Mode 图标

，进入设置图像模式的状态，

利用所提供的编辑工具，进行图象叠置组合调查。

图象匹配设置，点击Edit /color correction在color correction 中 use historgram matching －>set-> matching method :overlap areas.

Edit->set overlap function如下图：

设置以下参数：

.设置相交关系(Intersection Method):No Cutline Exists。 .设置重叠图像元灰度计算(select Function):Average。 .Apply —close完成。

.运行Mosaic 工具 在Mosaic Tool视窗菜单条中,点击 Process/Run Mosaic —打开Run Mosaic对话框。

设置下列参数：确定输出文件名：mosaic.img 确定输出图像区域：ALL OK进行图像拼接。

实验报告内容： 实验目的： 实验内容： 实验原理： 实验步骤： 实验结果： 实验感想：

将L71123032_03220000430前三个波段组合在一起，并进行几何纠正。（纠

正时应用第一种方法（from viewer to viewer）。以一幅已经事先纠正好的TM影像为参考影像。并将纠正后的影像与p123r33_5t910617－3波段.img拼接起来。

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/00ep.html