实验二、遥感图像的几何校正
实验目的：通过实习操作，掌握遥感图像几何校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图像几何校正的意义。
实验内容：ERDAS软件中图像预处理模块下的图像几何校正。
几何校正就是将图像数据投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程。而将地图投影系统赋予图像数据的过程，称为地里参考（Geo-referencing）。由于所有地图投影系统都遵循一定的地图坐标系统，因此几何校正的过程包含了地理参考过程。
1、图像几何校正的途径
ERDAS图标面板工具条：点击DataPrep图标，→Image Geometric Correction →打开Set Geo-Correction Input File对话框（图2-1）。
ERDAS图标面板菜单条：Main→Data Preparation→Image Geometric Correction→打开Set Geo-Correction Input File对话框（图2-1）。
图2-1 Set Geo-Correction Input File对话框
在Set Geo-Correction Input File对话框中，选择输入图像，确定校正图像。
2、图像几何校正的计算模型（Geometric Correction Model）
ERDAS提供的图像主要几何校正模型，具体功能如下：
表2-1 几何校正计算模型与功能
模型功能
Affine 图像仿射变换（不做投影变换）
Polynomial 多项式变换（同时作投影变换）
Reproject 投影变换（转换调用多项式变换）
Rubber Sheeting 非线性变换、非均匀变换
Camera 航空影像正射校正
Landsat Lantsat卫星图像正射校正
Spot Spot卫星图像正射校正
3、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图表两次，打开两个视窗（Viewer1/Viewer2），并将两个视窗平铺放置，操作过程如下：
在Viewer1中打开需要校正的图像（或通过图2-1已打开）：tmAtlanta.img 在Viewer2中打开作为地理参考的校正过的图像：panAtlanta.img
第二步：启动几何校正模块（Geometric Correction Tool）
Viewer1菜单条：Raster→ Geometric Correction
→打开Set Geometric Model对话框（2-2）
→选择多项式几何校正模型：Polynomial→OK
→同时打开Geo Correction Tools对话框（2-3）和Polynomial Model Properties对话框（2-4）。
在Polynomial Model Properties对话框中，定义多项式模型参数以及投影参数：
→定义多项式次方（Polynomial Order）:2
→定义投影参数：（PROJECTION）:略
→Apply→Close
→打开GCP Tool Referense Setup 对话框（2-5）
图2-2 Set Geometric Model对话框图2-3 Geo Correction Tools对话框
图2-4 Polynomial Properties对话框图2-5 GCP Tool Referense Setup 对话框
第三步：启动控制点工具（Start GCP Tools）
首先，在GCP Tool Referense Setup对话框（图2-5）中选择采点模式：→选择视窗采点模式：Existing Viewer→OK
→打开Viewer Selection Instructions指示器（图2-6）
图2-6 Viewer Selection Instructions
→在显示作为地理参考图像的Viewer2中点击左键
→打开reference Map Information 提示框（图2-7）；→OK
→此时，整个屏幕将自动变化为如图2-7所示的状态，表明控制点工具被启动，进入控制点采点状态。
图2-7 reference Map Information 提示框
图2-8 控制点采点
第四步：采集地面控制点（Ground Control Point）
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繁重的工作，具体过程如下：
1、在GCP工具对话框中，点击Select GCP图标，进入GCP选择状态；
2、在GCP数据表中，将输入GCP的颜色设置为比较明显的黄色。
3、在Viewer1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，点击Create GCP图标，并在Viewer1中点击左键定点，
GCP数据表将记录一个输入GCP，包括其编号、标识码、X坐标和Y坐标。
5、在GCP对话框中，点击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Viewer2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，点击Create GCP图标，并在Viewer2中点击左键定点，
系统将自动将参考点的坐标（X、Y）显示在GCP数据表中。
9、在GCP对话框中，点击SelectGCP图标，重新进入GCP选择状态，并将光标移
回到Viewer1中，准备采集另一个输入控制点。
10、不断重复1-9，采集若干控制点GCP，直到满足所选定的几何模型为止。尔后，
每采集一个InputGCP，系统就自动产生一个Ref. GCP，通过移动Ref. GCP可以优化校正模型。
11、保存控制点File/Save Input As和File/Save Reference As。
第五步：采集地面检查点（Ground Check Point）
以上采集的 GCP的类型均为控制点，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类型是检查点。地面检查点，则用于检验所建立的转换方程的精度和实用性，具体过程如下：
1、在GCP TOOL菜单条中选择GCP类型：Edit/Set Point Type —check。
2、在GCP TOOL 菜单条中确定GCP匹配参数：Edit | Point Matching出现对话框，设
置参数Correlation Parameters：0.8，选中Discard Unmatched Point，然后点击Close
3、确定地面检查点，其操作与选择控制点完全一样。并将Lock 图标打开，定义5个
检查点后，点击Unlock图标。
4、计算检查点误差：在GCP TOOL工具条中，点击Compute Error 图标 ，检查点
的误差就会显示在GCP TOOL 的上方(如下图)，只有所有检查的误差小于一个像元
时，才能进行以下的步骤。
第六步：图像重采样（Resample the Image）
重采样过程就是依据未校正图像的像元值，计算生成一幅校正图像的过程。原图像中所有删格数据层都要进行重采样。
ERDAS IMAGE 提供了三种最常用的重采样方法。略
图像重采样的过程：
首先，在Geo-Correction Tools对话框中选择Image Resample 图标。
然后，在Image Resample对话框中，定义重采样参数；
→输出图像文件名（OutputFile）:rectify.img
→选择重采样方法（Resample Method）:Nearest Neighbor
→定义输出图像范围：
→定义输出像元的大小：
→设置输出统计中忽略零值:
点击OK
第七步：保存几何校正模式（Save rectification Model）
在Geo-Correction Tools对话框中点击Exit按钮，推出几何校正过程，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，以便下一次直接利用。
第八步：检验校正结果（Verify rectification Result）
基本方法：同时在两个视窗中打开两幅图像，一幅是矫正以后的图像，一幅是当时的参考图像，通过视窗地理连接功能（Viewer1中view/Link viewers ），及查询光标功能进行目视定性检验。
遥感图像的几何校正（配准） 1.实验目的与任务： （1）了解几何校正的原理； （2）学习使用ENVI软件进行几何校正； 2.实验设备与数据： 设备：遥感图像处理系统ENVI 数据：TM数据 3 几何校正的过程： 注意：几何校正一种是影像对影像，一种是影像对地图，下面介绍的是影像对影像的配 准或几何校正。 1.打开参考影像（base）和待校正影像：分别打开，即在display#1,display#2中打开；2．在主菜单上选择map->Registration->select GCPs：image to image 3.出现窗口Image to Image Registration，分别在两边选中DISPLAY 1（左）,和DISPLAY 2（右）。BASE图像指参考图像而warp则指待校正影像。选择OK! 4.现在就可以加点了：将两边的影像十字线焦点对准到自己认为是同一地物的地方， 就可以选择ADD POINT添加点了。（PS：看不清出别忘记放大）如果要放弃该点选择 右下脚的delete last point，或者点show point弹出image to image gcp list窗口，从中选择 你要删除的点，也可以进行其他很多操作，自己慢慢研究，呵呵。选好4个点后就可以 预测：把十字叉放在参考影像某个地物，点选predict则待校正影像就会自动跳转到与参 考影像相对应的位置，而后再进行适当的调整并选点。 5.选点结束后，首先把点保存了：ground control points->file->save gcp as ASCII.. 当然你没有选完点也可以保存，下次就直接启用就可以：ground control points->file->restore gcps from ASCII... 6.接下来就是进行校正了：在ground control points.对话框中选择： options->warp file(as image to map) 在出现的imput warp image中选中你要校正的影像，点ok进入registration parameters 对话框： 首先点change proj按钮，选择坐标系 然后更改象素的大小，如果本身就是你所需要大小则不用改了 最后选择重采样方法（resampling）,一般都是选择双线性的（bilinear），最后的最后选择保存路径就OK了
昆明理工大学信息工程与自动化学院学生实验报告 （2014—2015学年第二学期） 课程名称：图形图像基础开课实验室：444 2014年 6月 4 日年级、专业、班计科111 学号201110405138 姓名成绩实验项目名称图像分割指导教师刘辉教 师 评语 教师签名： 年月日 一、实验目的及内容 目的：掌握和熟悉Matlab编程环境及语言；掌握数学形态学和图像分割的基本原理及 应用。 内容： 1.通过数学形态学实现边界提取。 2.通过全局阈值及局部阈值实现灰度图像二值化； 3.分别用Sobel算子和Canny算子对图像进行边缘检测；通过Hough检测图像中的直 线。 二、要求 1.描述腐蚀、膨胀、开运算、闭运算的原理。 膨胀：将与物体接触的所有背景点合并到该物体中，使边界向外部扩张的过程。 利用它可以填补物体中的空洞。B对X膨胀所产生的二值图像D是满足以下条件的点（x,y）的集合:如果B的原点平移到点（x,y），那么它与X的交集非空。 数学表达式：B=A⊕C 腐蚀：一种消除边界点，使边界向内部收缩的过程。利用它可以消除小而且无意义的物体。B对X腐蚀所产生的二值图像E是满足以下条件的点（x,y)的集合：如果B的原点平移到点（x,y），那么B将完全包含于X中。 数学表达式：B=AΘC 腐蚀：是一种消除边界点，使边界向内部收缩的过程。可以用来消除小且无意义的
物体。 膨胀：是将与物体接触的所有背景点合并到该物体中，使边界向外部扩张的过程。 可以用来填补物体中的空洞。 开运算：先腐蚀后膨胀的过程开运算。用来消除小物体、在纤细点处分离物体、平滑较大物体的边界的同时并不明显改变其面积。开运算通常是在需要去除小颗粒噪声，以及断开目标物之间粘连时使用。其主要作用与腐蚀相似，与腐蚀操作相比，具有可以基本保持目标原有大小不变的优点。 闭运算：先膨胀后腐蚀的过程称为闭运算。用来填充物体内细小空洞、连接邻近物体、平滑其边界的同时并不明显改变其面积。 2.编写程序，使用数学形态学方法实现边界提取。 3.描述全局阈值、局部阈值对图像进行二值化的原理。 数学形态学中二值图像的形态变换是一种针对集合的处理过程。其形态算子的实质是表达物体或形状的集合与结构元素间的相互作用，结构元素的形状就决定了这种运算所提取的信号的形状信息。形态学图像处理是在图像中移动一个结构元素，然后将结构元素与下面的二值图像进行交、并等集合运算。 阈值分割法分为全局阈值法和局部阈值分割法。所谓局部阈值分割法是将原始图像划分成较小的图像，并对每个子图像选取相应的阈值。在阈值分割后， 相邻子图像之间的边界处可能产生灰度级的不连续性，因此需用平滑技术进行 排除。局部阈值法常用的方法有灰度差直方图法、微分直方图法。局部阈值分 割法虽然能改善分割效果，但存在几个缺点： （1）每幅子图像的尺寸不能太小，否则统计出的结果无意义。 （2）每幅图像的分割是任意的，如果有一幅子图像正好落在目标区域或背景区域，而根据统计结果对其进行分割，也许会产生更差的结果。 （3）局部阈值法对每一幅子图像都要进行统计，速度慢，难以适应实时性的要求。
实验三、遥感图像的几何校正与裁剪 实验内容： 1.图像分幅裁剪（Subset Image） 2.图像几何校正（Geometric Correction） 1.图像分幅裁剪 在实际工作中，经常需要根据研究工作范围对图像进行分幅裁剪，按照ERDAS IMAGINE 8.4实现图像分幅裁剪的过程，可以将图像分幅裁剪为两类型：规则分幅裁剪，不规则分幅裁剪。 1.1规则分幅裁剪 (以c:\Program File\ IMAGINE 8.4\examples\lanier.img为例) 规则分幅裁剪是指裁剪图像的范围是一个矩形，通过左上角和右上角两点的坐标可以确定图像的裁剪位置，过程如下： 方法一: →ERDAS IMAGINE 8.4 图标面板菜单条：Main→Data Preparation(或单击ERDAS IMAGINE 8.4 图标面板工具条“DataPrep”图标) →打开Data Preparation 对话框
→单击Subset Image按钮，打开Subset对话框 在Subset对话框中需要设置下列参数： →输入文件名（Input File）:lanier.img →输出文件名（Output File）:lanier_sub.img →坐标类型（Coordinate Type）:Map →裁剪范围（Subset Definition）:ULX、ULY、LRX、LRY （注：ULX，ULY是指左上角的坐标，LRX,LRY是指右上角的坐标，缺省状态为整个图像范围） →输出数据类型（Output Data Type）:Unsigned 8 Bit →输出文件类型（Output Layer Type）:Continuous →输出统计忽略零值:Ignore Zero In Output Stats →输出像元波段（Select Layers）:2,3,4
实验二MATLAB图像运算一、实验目的 1．了解图像的算术运算在数字图像处理中的初步应用。 2．体会图像算术运算处理的过程和处理前后图像的变化。 二、实验步骤 1．图像的加法运算-imadd 对于两个图像f x,y和 (x,y)的均值有： g x,y=1 f x,y+ 1 (x,y) 推广这个公式为： g x,y=αf x,y+β (x,y) 其中，α+β=1。这样就可以得到各种图像合成的效果，也可以用于两张图像的衔接。说明：两个示例图像保存在默认路径下，文件名分别为'rice.png'和'cameraman.tif'，要求实现下图所示结果。 代码： I1 = imread('rice.png'); I2 = imread('cameraman.tif'); I3 = imadd(I1, I2,'uint8'); I4 = imadd(I1, I2,'uint16'); subplot(2, 2, 1), imshow(I1), title('?-ê?í???1'); subplot(2, 2, 2), imshow(I2), title('?-ê?í???2'); subplot(2, 2, 3), imshow(I3), title('8??í?????ê?'); subplot(2, 2, 4), imshow(I4), title('16??í?????ê?'); 结果截图：
2．图像的减法运算-imsubtract 说明： 背景图像可通过膨胀算法得到background = imopen(I,strel('disk',15));，要求实现下图所示结果。 示例代码如下： I1 = imread('rice.png'); background = imerode(I1, strel('disk', 15)); rice2 = imsubtract(I1, background); subplot(2, 2, 1), imshow(I1), title('?-ê?í???'); subplot(2, 2, 2), imshow(background), title('±3?°í???'); subplot(2, 2, 3), imshow(rice2), title('′|àíoóμ?í???'); 结果截图： 3.图像的乘法运算-immultiply
实验法三遥感图像的几何校正 一实验目的 通过实验操作，掌握遥感图像几何校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图像几何校正的意义。 二实验内容 ERDAS软件中图像预处理模块下的图像几何校正。 几何校正就是将图像数据投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程。而将地图投影系统赋予图像数据的过程，称为地理参考（Geo-referencing）。由于所有地图投影系统都遵循一定的地图坐标系统，因此几何校正的过程包含了地理参考过程。 1、图像几何校正的途径 ERDAS图标面板工具条：点击DataPrep图标，→Image Geometric Correction →打开Set Geo-Correction Input File对话框（图1）。 ERDAS图标面板菜单条：Main→Data Preparation→Image Geometric Correction→打开Set Geo-Correction Input File对话框（图1）。 图1 Set Geo-Correction Input File对话框 在Set Geo-Correction Input File对话框（图1）中，需要确定校正图像，有两种选择情况： 其一：首先确定来自视窗（From Viewer），然后选择显示图像视窗。 其二：首先确定来自文件（From Image File），然后选择输入图像。 2、图像几何校正的计算模型（Geometric Correction Model） ERDAS提供的图像几何校正模型有7种，具体功能如下： 表1 几何校正计算模型与功能 模型功能 Affine 图像仿射变换（不做投影变换） Polynomial 多项式变换（同时作投影变换） Reproject 投影变换（转换调用多项式变换） Rubber Sheeting 非线性变换、非均匀变换 Camera 航空影像正射校正 Landsat Lantsat卫星图像正射校正 Spot Spot卫星图像正射校正 其中，多项式变换（Polynomial）在卫星图像校正过程中应用较多，在调用多项式模型时，需要确定多项式的次方数（Order），通常整景图像选择3次方。次方数与所需要的最
实验二 图像灰度变换实验一、 实验目的熟悉亮度变换函数的使用熟悉灰度图像的直方图的表示；掌握图像增强的基本方法：灰度变换、直方图均衡；二、实验内容灰度线性变换、灰度直方图、直方图均衡处理；灰度变换是图像增强的一种重要手段，使图像对比度扩展，图像更加清晰，特征更加明显。灰度级的直方图给出了一幅图像概貌的描述，通过修改灰度直方图来得到图像增强。三、实验原理1.函数imadjust 函数imadjust 是对灰度图像进行亮度变换的基本命令，语法为： g = imadjust(f, [low_in high_in], [low_out high_out], gamma) 将图像f 中的亮度值（灰度值）映射到新图像g 中，即将low_in 至high_in 之间的值映射到low_out 至high_out 之间的值。low_in 以下的灰度值映射为low_out ，high_in 以上的灰度值映射为high_out ，函数imadjust 的矩阵[ ]内参数均指定在0和1之间，[low_in high_in]和[low_out high_out]使用空矩阵[ ]会得到默认值[0 1]。若high_out 小于low_out ，则输出图像会反转。 参数gamma 指定了曲线（变换函数）的形状，若gamma 小于1，则映射被加权至更高（更亮）的输出值；若gamma 大于1，则映射被加权至更低（更暗）的输出值。若省略了函数的参量gamma ，则gamma 默认为1——即线性映 射。 >>f = imread(‘filename’)>>imshow(f)>>g1 = imadjust(f, [0 1], [1 0]); %图像反转>>figure, imshow(g1) %figure 命令表示同时显示多个窗口 >>g2 = imadjust(f, [0.5 0.75], [0 1]); %将0.5至0.75之间的灰度级扩展到范围0和1之间 >>figure, imshow(g2) >>g3 = imadjust(f, [ ], [ ], 2) %使用gamma 值 >>figure, imshow(g3)
实验二遥感图像的几何校正与镶嵌实验报告 实验目的： 通过本实验熟练操作遥感图像处理的专业软件进行基础图像处理，包括图像几何校正、镶嵌等。 实验内容： 1、熟悉图像几何校正、镶嵌的基本原理； 2、学习图像几何校正具体操作； 3、学习图像镶嵌正具体操作。 本实验的图像几何校正是通过“像图配准”的方式获取地面控制点的方里网坐标的，并对传统的从纸质地形图上量算坐标的方法进行改进，利用Auto CAD或Photoshop等软件从扫描后的电子地形图上直接量算坐标。 实验步骤： 第一步、熟悉图像几何校正、镶嵌的基本原理 第二步、图像几何校正 运行PCI，选择GCPWorks模块，在Source of GCPs选择User Entered Coordinates（用户输入投影坐标系统），点击Accept后，弹出校正模块：
选择第一项加载需要校正的图像（由实验一方法导出的125-42.pix ）->点击Default->Load & Close->得到下图：
选择第二项，选择Other确定投影系统： 注意输入6度带的中央经度与向东平移500公里（500000米）：
点击Earth Model确定地球模型： 点击Accept：
选择第三项采集地面控制点。在采集地面控制点之前，利用Photoshop软件打开扫描后的电子地形图。 分别在遥感图像和地形图中找到一个同名点，如下图（可以用放大遥感图）。 然后在地形图中量算出该点的大地坐标，精确到米，X坐标为6位（要去掉2位6度带的带号），Y坐标7位（运用测出）。再将坐标输入到GCP编辑窗口中，并点击Accept as GCP接受为一个控制点。
几何校正 1.遥感图像产生几何畸变的原因 地物目标发出的电磁波被卫星上所载传感器接收,这些电磁波上记录和传达了地物目标的信息,这是遥感图像成像的过程也是它的内在规律。在这个过程中图像的几何畸变也随即产生了,其中原因很多,主要表现在以下几个方面: 1. 1卫星位置和运动状态变化的影响 卫星围绕地球按椭圆轨道运动,引起卫星航高和飞行速度的变化,导致图像对应产生偏离与在卫星前进方向上的位置错动。另外,运动过程中卫星的偏航、翻滚和俯仰变化也能引起图像的畸变。 以上误差总的来说,都是因为传感器相对于地物的位置、姿态和运动速度变化产生的,属于外部误差。此外,由于传感器本身原因产生的误差,即内部误差,这类误差一般很小,通常人们不作考虑。 1. 2地球自转的影响 大多数卫星都是在轨道运行的降段接收图像,即当地球自西向东自转时,卫星自北向南运动。这种相对运动的结果会使卫星的星下位置产生偏离,从而使所成图像产生畸变。 1. 3地球表面曲率的影响 地球表面是不规则的曲面,这使卫星影像成像时像点发生移动,像元对应于地面的宽度不等。特别是当传感器扫描角度较大时,影响更加突出。 1. 4地形起伏的影响 当地形存在起伏时,使原来要反映的理想的地面点被垂直在其上的实际某高点所代替,引起图像上像点也产生相应的偏离。 1. 5大气折射的影响 由于大气圈的密度是不均匀分布的,从下向上越来越小,使得整个大气圈的折射率不断变化,当地物发出的电磁波穿越大气圈时,经折射后的传播路径不再是直线而是一条曲线,从而导致传感器接收的像点发生位移。 2.进行几何校正并保证精度的必要性 遥感图像几何校正的精确与否直接关系到应用遥感信息反应地表地物的地理位置和面积的精确度,关系到从图像上获取的信息准确与否,因此在选择控制点上要十分小心,尽可能提高其精度,并且要对校正结果进行反复的分析比较,必要时还要进行多次校正。几何校正让图像上地物对应的像元出现在它应该在的地方,再通过辐射校正、影像增强等遥感图像处理技术,还图像以“本来面目”。然后通过对图像的识别、分类、解译处理实现地面空间上各类资源信息的空间分析研究,使遥感技术投入到实际生产应用中。 3.几何精校正 遥感影像图的几何校正目前有3种方案,即系统校正、利用控制点校正以及混合校正。遥感数据接收后,首先由接收部门进行校正,这种校正叫系统校正(又叫几何粗校正) ,即把遥感传感器的校准数据、传感器的位置、卫星姿态等测量值代入理论校正公式进行几何畸变校正;而用户拿到这种产品后,由于使用目的不同或投影及比例尺不同,仍旧需要做进一步的几何校正,这就需要对其进行几何精校正即利用地面控制点GCP ( GroundContr ol2Point,遥感图像上易于识别,并可精确定位的点)对因其他因素引起的遥感图像几何畸变进行纠正。混合校正则是由一般地面站提供的遥感CCT已经完成了第一阶段的几何粗校正,用户所要完成的仅仅是对图像做进一步的几何精校正。 几何精校正就是利用地面控制点GCP对各种因素引起的遥感图像几何畸变进行校正。从数学上说,其原理是通过一组GCP建立原始的畸变图像空间与校正空间的坐标变换关系,
Exercise 3 https://www.doczj.com/doc/355557562.html,e picture “Fig0401.tif” to do the following questions: ①Read the picture, and write down the Fourier transform program of it. >> f=imread('Fig0401.tif'); >> g=fft2(f); Warning: FFTN on values of class UINT8 is obsolete. Use FFTN(DOUBLE(X)) or FFTN(SINGLE(X)) instead. > In uint8.fftn at 10 In fft2 at 19 >> s=abs(g); >> imshow(s,[])
②Use the function fftshift to center the spectrum. >> fc=fftshift(g); >> imshow(abs(fc),[]) ③Use logarithmic transformation to enhance the centered spectrum. >> s2=log(1+abs(fc)); >> imshow(s2,[])
④Visualize the dealing results of step②and step③. 结果如上 2.Generate a filter function H ①Use function fspecial to generate a ‘laplacian’ spatial domain filter h >> h=fspecial('laplacian',0.5) h= 0.3333 0.3333 0.3333 0.3333 -2.6667 0.3333 0.3333 0.3333 0.3333 ②Use function freqz2 to convert the spatial domain filter h to frequency domain filter H. >>h= freqz2(h);
遥感图像的几何校正 实验目的：通过实习操作，掌握遥感图像几何校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图像几何校正的意义。 实验内容：ERDAS软件中图像预处理模块下的图像几何校正。 几何校正就是将图像数据投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程。而将地图投影系统赋予图像数据的过程，称为地理参考（Geo-referencing）。由于所有地图投影系统都遵循一定的地图坐标系统，因此几何校正的过程包含了地理参考过程。 1、图像几何校正的途径 ERDAS图标面板工具条：点击DataPrep图标，→Image Geometric Correction →打开Set Geo-Correction Input File对话框（图1）。 ERDAS图标面板菜单条：Main→Data Preparation→Image Geometric Correction→打开Set Geo-Correction Input File对话框（图1）。 图1 Set Geo-Correction Input File对话框 在Set Geo-Correction Input File对话框（图1）中，需要确定校正图像，有两种选择情况： 其一：首先确定来自视窗（FromViewer），然后选择显示图像视窗。 其二：首先确定来自文件（From Image File），然后选择输入图像。 2、图像几何校正的计算模型（Geometric Correction Model） ERDAS提供的图像几何校正模型有7种，具体功能如下：
3、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图表两次，打开两个视窗（Viewer1/Viewer2），并将两个视窗平铺放置，操作如下：ERDAS图表面板菜单条：Session→Title Viewers 然后，在Viewer1中打开需要校正的Lantsat图像：tmatlanta.img 在Viewer2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） Viewer1菜单条：Raster→Geometric Correction →打开Set Geometric Model对话框，如图2
实验二图像的增强 一、实验目的 1)掌握在计算机上进行直方图统计，以及直方图均衡化、线性变换的图像增强的方法 2)掌握在计算机上进行图象平滑、图象锐化特别是中值滤波平滑及拉普拉斯算子锐化 的方法 二、实验要求 1)显示图像（cameraman.tif）及灰度直方图。 2)对指定图像（cameraman.tif）进行直方图均衡化和线性变换，将原始图像及增强 后的图像都显示于屏幕上，比较增强的效果。 3)对指定图像（lena.bmp）加入椒盐噪声，然后进行邻域平滑、中值滤波，将原始图 像及平滑后的图像都显示于屏幕上，比较效果。 4)对指定图像（lena.bmp）进行锐化（简单梯度算法、ROBERT算子，Prewitt边缘算 子和拉普拉斯算子），将原始图像及锐化后的图像都显示于屏幕上，比较锐化的效果。 三、实验仪器设备及软件 HP D538、MATLAB 四、实验原理 以自己的语言结合课堂笔记进行总结，要求过程推导清晰明了。 五、实验步骤及程序 实验步骤、程序流程、实验源程序和注释齐全 实验源程序： (1). 显示图像（cameraman.tif）及灰度直方图: I=imread('cameraman.tif'); subplot(121); imshow(I); title('原始图象'); subplot(122); imhist(I); title('灰度直方图')实验结果与分析
(2)对指定图像（cameraman.tif）进行直方图均衡化和线性变换，将原始图像及增强后的图像都显示于屏幕上，比较增强的效果。 I=imread('cameraman.tif'); subplot(221); imshow(I); title('原始图象'); I1=histeq(I); subplot(222); imshow(I1); title('原始图象均衡化'); subplot(223); imshow(I); title('原始图象'); I2=imadjust(I); subplot(224); imshow(I1); title('原始图象线性变化'); (3)对指定图像（lena.bmp）加入椒盐噪声，然后进行邻域平滑、中值滤波，将原始图像及平滑后的图像都显示于屏幕上，比较效果。
实验二、遥感图像的几何校正 实验目的：通过实习操作，掌握遥感图像几何校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图像几何校正的意义。 实验内容：ERDAS软件中图像预处理模块下的图像几何校正。 几何校正就是将图像数据投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程。而将地图投影系统赋予图像数据的过程，称为地里参考（Geo-referencing）。由于所有地图投影系统都遵循一定的地图坐标系统，因此几何校正的过程包含了地理参考过程。 1、图像几何校正的途径 ERDAS图标面板工具条：点击DataPrep图标，→Image Geometric Correction →打开Set Geo-Correction Input File对话框（图2-1）。 ERDAS图标面板菜单条：Main→Data Preparation→Image Geometric Correction→打开Set Geo-Correction Input File对话框（图2-1）。 图2-1 Set Geo-Correction Input File对话框 在Set Geo-Correction Input File对话框中，选择输入图像，确定校正图像。 2、图像几何校正的计算模型（Geometric Correction Model） ERDAS提供的图像主要几何校正模型，具体功能如下：
表2-1 几何校正计算模型与功能 模型功能 Affine 图像仿射变换（不做投影变换） Polynomial 多项式变换（同时作投影变换） Reproject 投影变换（转换调用多项式变换） Rubber Sheeting 非线性变换、非均匀变换 Camera 航空影像正射校正 Landsat Lantsat卫星图像正射校正 Spot Spot卫星图像正射校正 3、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图表两次，打开两个视窗（Viewer1/Viewer2），并将两个视窗平铺放置，操作过程如下： 在Viewer1中打开需要校正的图像（或通过图2-1已打开）：tmAtlanta.img 在Viewer2中打开作为地理参考的校正过的图像：panAtlanta.img 第二步：启动几何校正模块（Geometric Correction Tool） Viewer1菜单条：Raster→ Geometric Correction →打开Set Geometric Model对话框（2-2） →选择多项式几何校正模型：Polynomial→OK →同时打开Geo Correction Tools对话框（2-3）和Polynomial Model Properties对话框（2-4）。 在Polynomial Model Properties对话框中，定义多项式模型参数以及投影参数： →定义多项式次方（Polynomial Order）:2 →定义投影参数：（PROJECTION）:略 →Apply→Close →打开GCP Tool Referense Setup 对话框（2-5）
研究性实验五 一、实验说明： 一个用瓶子装各种工业化学品的装瓶公司听说你成功解决了成像问题，并雇佣你设计一种检测瓶子未装满的方法。当瓶子在传送带上运动，并通过自动装填机和封盖机进行包装时有如下图所示的情景。当液体平面低于瓶颈底部和瓶子肩部的中间点时，认为瓶子未装满。瓶子的横断面上的倾斜部分及侧面定义为瓶子的肩部。瓶子在不断移动，但公司有一个图像系统，装备了有效捕捉静止图像的前端闪光照明设备。所以你可以得到非常清晰的图像。基于以上你得到的资料，提出一个检测未完全装满的瓶子的解决方案。清楚地表述你做的所有设想和很可能对你提出的解决方案产生影响的假设。 二、实验思路分析： 三、实验步骤 步骤一：读入原始图像
步骤二：将图像进行二值化处理 BW = im2bw(I,0.7); 由于原始图像中白色比较明显，瓶身的颜色和背景比较相近，所以直接进行二值化处理，将未装满液体的信息提取出来。 步骤三：将图像聚类后进行连通域的膨胀。 将图像二值化后发现图中存在噪声，选择将图像进行模糊膨胀后再二值化处理，从而去掉小连通域的干扰。 步骤四：重新二值化膨胀后的图像
步骤五：标记连通域，并统计每个连通域的面积。 经统计得到从左到右的连通域面积分别为3495 4398 11212 4398 2573，限定范围，可知11212对应的连通域所对应的瓶子是不符合要求的。 四、实验代码 功能：找出图像中灌装不合格的瓶子。 说明：（1）输入的图像必须是灰度图，否则需要将之格式转换。 （2）图像处理的步骤是：①对灰度图像glass.jpg进行二值化，②进行形态学处理， ③计算白色连通区域的面积和质心等，④通过判断质心的坐标和未装灌的面积得出是否合格。图像处理后五个白色区域面积为： [2374, 2739, 8381, 2739, 1660;] 五个质心的坐标数据： [20.6251,48.0434,138.6046,46.6575,256.2667,84.9748,376.6046,46.6575,484.6181,47.9084;] 通过没有装灌部分的面积大于2900来判定装灌不合格，两个合格的值为2739，其余未照全的部分判断还可以 根据其质心判断，合格的瓶子为46.6575,坐标过大也不合格，这里取50。 源代码： clear all; close all; T = 200; % 全局阈值200时效果要好一些，手动选出的值 %step1 读取和显示原始图像，显示原始图像的直方图 picOP = imread('glass.jpg'); % 读入图像 figure,imshow(picOP),title('原始灰度图像'); % 显示图像 figure, imhist(picOP), title('原始灰度图像直方图'); % 显示原始图像的直方图 % step2 转化为二值图像 picB = picOP; % 复制灰度图像到picB picBW = im2bw(picB,T/255); % 采用全局阈值进行灰度图像转变为二值图像 figure,imshow(picBW),title('全局阈值下二值图像'); % 显示二值图像 % step3 进行形态学操作，转化为有利于处理的图像 picMORPHOLOGY = picBW ; % 复制准备形态学处理 se = strel('square',10); % 结构化元素 fo = imopen(picMORPHOLOGY,se); % 开操作 figure,imshow(fo),title('开运算之后图像'); % 输出开运算之后图像 % step4 计算出各个白色连通区域（未装灌区域）面积和质心坐标
云南大学软件学院 实验报告 序号： 31 实验老师：刘宇 课程名称：数字媒体技术实验实验名称：图像处理 学号： 2011-112-0105 姓名：郭可岩 一．实验名称：图像处理： 二．实验目的： ◆认识图像处理的原理并初步使用常用的图像处理工具PhotoShop进行简单的图像处理工作；掌握常用的图片处理方法。 ◆综合使用克隆、图层、仿制图章工具为素材图一消除枯枝。 ◆综合使用色阶、曲线、色彩平衡、亮度、对比度调整等技术为两幅素材图做修正至满意效果。 ◆对素材图二进行水平校正，并作适当裁剪。 三．实验内容（步骤和方法）及数据记录： ◆处理第一张图片 ①导入第一张图片到PhotoShop中。 ②复制背景图层，并在背景副本上处理导入的图像。 ③使用仿制图章工具为图片除去枯枝。 消除枯枝工作完成后的效果图如下所示：
④调整图像的色阶： ⑤调整图像曲线： ⑥调整图像色彩平衡：
⑦调整图像的亮度和对比度： ⑧当所有工作完成后图片一效果如下：
◆处理第二张图片 ①导入第二张图片到PhotoShop中，复制背景图层，并在背景副本上处理导入的图像。 ②使用分析>标尺工具对图像进行水平校正。 水平校正完成后的效果图如下：
s ③对水平校正后图片进行适当的裁剪： ④像处理图片一那样对图片二进行色阶、曲线、色彩平衡、亮度、对比度等的调整，所有工作完成后的图片效果图如下：
四．实验总结： ◆PhotoShop是一款功能非常强大图像处理软件，我们在本次试验中所用到的功能只不过是其所有功能的冰山一角，要想精通PhotoShop还需要漫长的学习和不断的实践。。 ◆使用图层可以很好地保护原图像和保存我们的修改效果，一般情况下不建议直接在背景图层上直接修改图像。 ◆对图片进行色阶、曲线、色彩平衡、亮度、对比度等的调整没有具体的规范，一切以视觉上的美观为准。 ◆图像处理是一项需要耐心和细心的工作。 指导教师签名：刘宇
实验报告 实验课程名称：数字图像处理 班级：学号：姓名： 注：1、每个实验中各项成绩按照10分制评定，每个实验成绩为两项总和20分。 2、平均成绩取三个实验平均成绩。
2016年 4 月18日 实验一 图像的二维离散傅立叶变换 一、实验目的 掌握图像的二维离散傅立叶变换以及性质 二、实验要求 1) 建立输入图像，在64?64的黑色图像矩阵的中心建立16?16的白色矩形图像点阵， 形成图像文件。对输入图像进行二维傅立叶变换，将原始图像及变换图像（三维、中心化）都显示于屏幕上。 2) 调整输入图像中白色矩形的位置，再进行变换，将原始图像及变换图像（三维、中 心化）都显示于屏幕上，比较变换结果。 3) 调整输入图像中白色矩形的尺寸（40?40，4?4），再进行变换，将原始图像及变 换图像（三维、中心化）都显示于屏幕上，比较变换结果。 三、实验仪器设备及软件 HP D538、MATLAB 四、实验原理 傅里叶变换作为分析数字图像的有利工具，因其可分离性、平移性、周期性和共轭对称性可以定量地方分析数字化系统，并且变换后的图像使得时间域和频域间的联系能够方便直观地解决许多问题。实验通过MATLAB 实验该项技能。 设),(y x f 是在空间域上等间隔采样得到的M ×N 的二维离散信号，x 和y 是离散实变量，u 和v 为离散频率变量，则二维离散傅里叶变换对一般地定义为 ∑∑ -=-=+-= 101 )],( 2ex p[),(1),(M x N y N yu M xu j y x f MN v u F π,1,0=u …，M-1；y=0，1，…N-1 ∑∑-=-=+=101 )],( 2ex p[),(),(M x N y N uy M ux j v u F y x f π ,1,0=x …，M-1；y=0，1，…N-1
实验三 ENVI影像的几何校正 本专题旨在介绍如何在ENVI中对影像进行地理校正，添加地理坐标，以及如何使用ENVI进行影像到影像的几何校正。遥感图像的几何纠正是指消除影像中的几何形变，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新影像。 一般常见的几何纠正有从影像到地图的纠正，以及从影像到影像的纠正，后者也称为影像的配准。遥感影像中需要改正的几何形变主要来自相机系统误差、地形起伏、地球曲率以及大气折射等。几何纠正包括两个核心环节：一是像素坐标的变换，即将影像坐标转变为地图或地面坐标；二是对坐标变换后的像素亮度值进行重采样。 本实验将针对不同的数据源和辅助数据，提供以下几种校正方法： Image to Map几何校正：通过地面控制点对遥感图像几何进行平面化的过程，控制点可以是键盘输入、从矢量文件中获取。地形图校正就采取这种方法。Image to image几何校正：以一副已经经过几何校正的栅格影像作为基准图，通过从两幅图像上选择同名点（GCP）来配准另一幅栅格影像，使相同地物出现在校正后的图像相同位置。大多数几何校正都是利用此方法完成的。 Image to image自动图像配准：根据像元灰度值自动寻找两幅图像上的同名点，根据同名点完成两幅图像的配准过程。当同一地区的两幅图像由于各自校正误差的影像，使得图上的相同地物不重叠时，可利用此方法进行调整 1. 地形图的几何校正 （1）打开并显示地形图 从ENVI主菜单中，选择file →open image file，打开3-几何校正\地形图\G-48-34-a.JPG。 （2）定义坐标 从ENVI主菜单栏中，选择Map →Registration →Select GCPs：Image to map。
实验二灰度直方图及直方图均衡化 一、 实验目的： 1、直方图显示 2、计算并绘制图像直方图 3、直方图均衡化二、实验内容 学习使用函数 imhist(, histeq(, bar(, stem(, plot(, imadjust(，及 title, axis, set 等描述图像工具。 1、直方图显示 显示图 Fig0354(a(einstein_orig.tif，标注图的题目为：EINSTEIN ，作出其直方图，调整参数如下图所示： EINSTEIN
4 2、分别用 bar 和 stem 函数显示直方图 由 h=imhist( 获得直方图；分别用 bar 和 stem 显示直方图 h ，并通过参数调整，改变直方图的显示方式。用 axis 设置轴的最大、最小值（例如：axis([0 255 0 15000];），用 set 设置显示坐标的间隔（例如：set(gca,’xtick ’, 0:50:255）。作出如下的直方图： 00 50
100 150 200 250 3、用 plot 函数显示直方图要求同 2. 12000 1000080006000400020000 0 50 100 150 200 250 300 4、用 imadjust( 函数调整图像对比度，并用 imhist( 查看调整前后直方图的变化。 3 . 2 . 1 . 0 . 4
5、用 histeq( 进行直方图均衡化，并用 imhist( 查看均衡化前后直方图的变化。
4 三、实验要求 将本实验的 10 个图用 MATLAB 显示到屏幕上。程序： i=imread('Fig0354(a(einstein_orig.tif'; imshow(i; title('EINSTEIN'; figure; imhist(i; title('直方图';
实验二图像校正处理 一、实验目的 1．掌握MAPGIS中图像文件的转换方法。 2．掌握MAPGIS中图像校正处理的方法。 3．了解Photoshop中图像的拼接及简单校正的方法。 二、实验准备 1．实验数据：本实验数据保存于文件夹Exercise-02中。 2．预备知识：Photoshop的基本操作方法；图像文件格式。 三、实验步骤与内容 ㈠采用PhotoShop预处理图像 1．将实验数据复制，粘贴至各自文件夹内。 2．双击桌面上的PhotoShop快捷图标，启动PhotoShop。 3．在PhotoShop“文件”下拉菜单中，选择“打开”命令，通过浏览方式将“南河镇地形地质图-1”载入PhotoShop程序。注意此图像文件格式是什么？图像质量如何？ 4．通过“图像”菜单的“画布大小”命令打开“画布大小”对话框，如图2-1所示。定位选择左上角，将宽度和高度调整为原来的两倍，用来放要拼接的内容。如图2-2所示。 图2-1“画布大小”对话框图2-2设置“画布大小”为原来两倍 5．再打开“南河镇地形地质图-2”，将其通过“移动工具”拖动到同“南河镇地形地质图-1”一个窗口。这时在“南河镇地形地质图-1”窗口中将多出一个图层“图层1”，如图2-3所示。再接着用“移动工具”把图层1中的内容调整到和背景中的图形相接，在调整的过程中可以以某一个关键点为依据，通过键盘上的上下左右方向键进行微调让两部分图像很好的接合在一起。
图2-3图层窗口图2-4含多个图层的窗口6．用同样的方法打开“南河镇地形地质图-3”和“南河镇地形地质图-4”，并将其拼接在“南河镇地形地质图-1”上，形成一张完整的地图。这时将出现“图层2”和“图层3”。如图2-4所示。并单击选择如图2-4中向右三角形，进行“拼合图层”。最终只有一个图层“背景”。 7．在PhotoShop工具条中的“吸管工具”位置处点击鼠标右键，选择“度量工具”，在拼合后的“南河镇地形地质图-1”上水平边框左侧交角处点击鼠标左键并按着不放，沿边框线拖出一条斜线至上边框右上交角处，然后松开鼠标，此时会在标准工具栏中显示此线角度（注意记下此角度）。操作步骤主要界面参见图2-5所示。 点击鼠 选择此选项并进行度量 标右键 图2-5 PhotoShop角度度量过程主要界面 8．在“图像”下拉菜单中选择“旋转画布”中“任意角度”，此时系统会弹出相应对话框（注意此对话框中的角度是多少？与前面记下的角度值对比会有什么发现？），旋转方式选中“度（顺时针）”选项，点击“好”按钮，系统会自动完成图像旋转（为什么不进行旋转角度的设置？）。界面如图2-6所示。