ENVI遥感图像管理组织实验教学教程实验三几何校正(影像,地形图)

实验遥感影像的几何校正简介遥感技术是通过获取遥感影像和数据对地面资源进行探测、监测和评估的一种空间信息技术。

遥感影像是一种带有几何畸变的二维投影图像，其中可能出现伸缩、扭曲、歪斜等问题。

因此，为了更精确地进行信息提取和分析，需要进行几何校正以使影像像素遵循真实地物在地球表面的几何位置分布规律。

实验遥感影像的几何校正是遥感技术学习中重要的一环，本文将介绍实验遥感影像的几何校正的基本概念和方法。

几何校正的基本概念几何校正主要包括校正模型的建立和校正参数的计算。

在进行几何校正之前，需要先确定地面控制点（GCP）和栅格坐标，然后以GCP为基础建立校正模型，计算校正参数，最终将原始影像像素校正为符合真实地物在地球表面位置分布规律的栅格影像。

几何校正的具体流程如下：1.确定GCP：GCP是几何校正的基础，一般应该选取光线影响较小的地物进行标注，例如道路交叉口、建筑物边角等。

标注时需要保证正方向一致，以实现最佳标注效果。

2.建立校正模型：GCP标注完成后，需要以这些GCP为基础建立几何校正模型。

在建立校正模型时，可以使用任意至少3个GCP的组合，其中至少包含一个控制点。

常用的校正模型有仿射变换模型、投影变换模型和多项式变换模型等。

3.计算校正参数：建立校正模型后，需要基于该模型计算校正参数，一般来说，校正参数是指实际地物坐标和栅格影像像素坐标之间的转换参数。

根据不同的校正模型，计算校正参数的方法也不同。

4.生成新影像：计算出校正参数后，需要进行像素级别的校正，使原始影像符合真实地物在地球表面位置分布规律，从而生成新的栅格影像。

几何校正的常用方法实验遥感影像的几何校正方法包括：仿射变换模型在实验中，仿射变换模型适用于影像伸缩和旋转校正，可以通过3个或4个GCP实现，其变换公式为：Xa = a1X + a2Y + a3Ya = a4X + a5Y + a6其中，Xa和Ya为校正后的像素坐标，X和Y为未校正的像素坐标，a1、a2、a3、a4、a5、a6是校正参数。

3.进入了GCP选择对话框，既可以输入矫正坐标，也可以在两窗口中点取
4.先在四个角选取四个控制点，便于构建最简单的模型（3个点既可，但是为了保证
精度，选取四个点）add point
5.完成三个点采集时，模型即可建立，此时就可以使用predict工具了。

根据所建立的
模型，可以预测base中点对应的warp中的大概位置。

通过调节，便可以选取同名地。

添加到列表中
6.添加第五个点后，ERROR x，y和rms便已经出现，说明模型基本建立
7.继续添加控制点，保证RMS控制在0.5内
8.完成20个点采集
但是，RMS=0.95
9.通过UPDATE工具调节，直至单点RMS<0.5
10.通过调节，单点RMS均小于0.5
11.完成模型构建
12.选择warp fiel（对tm影像进行几何精纠正）
修改分辨率为30米（因为tm影像的分辨率为30m，纠正为10 没有意义，只是徒增了大小）
Method 选取polynomial 多项式，选取2项，gcp大于6
输出位置选择
13.在ENVI zoom中加载两幅影像使用SWIP进行对比
结果：在分界线右侧基本吻合，在右侧略有变形
存在问题与解决办法
1.但完成三个点的拾取时，模型一阶多项式模型建立，这是就可以使用predict功能了，
并且直接添加predict的点，这时，误差很小。

其实，这个模型是逐步建立的，首先三个点建立一个简单模型，使用predict预测这个模型中，点对应的内插点，我们必须利用这个预测的点，找到base中的点的同名点，找到后的这组点，参与模型构建
2.为什么会在第五个点添加时，才显示RMS，而不是第四个点？？。

一、实验名称遥感图像几何精纠正二、实验目的理解几何校正的原因，几何校正的原理，掌握用ENVI对影像进行几何校正的方法；了解整个实验的过程以及实验过程中要注意的事项。

三、实验原理由各种内外因素造成的遥感图像几何位置上的变化称为几何畸变，消除或者减弱其影响的过程即几何校正的过程。

试验中主要是通过若干控制点,建立不同图像间（基准影像和待纠正影像）的多项式空间变换和像元插值运算,实现遥感图像与实际地理图件间的配准 ,达到消减以及消除遥感图像的几何畸变。

几何校正又可分为影像到影像及影像到地图的配准。

四、数据来源本次实验所用数据来自于国际数据服务平台；landsat4-5波段30米分辨率TM 第三波段影像，投影为WGS-84，影像主要为山西省大同市恒山地区，中心纬度：38.90407 中心经度：113.11840。

五、实验过程1、打开并显示Landsat TM 影像文件1）打开并显示TM影像文件，从ENVI 主菜单中，选择File →Open Image File选择影像，点击Load Band 在主窗口加载影像。

2）新建主窗口，加载待校正影像（原图像偏转90度后所形成图像）。

《遥感数字图像处理》实验报告学号：姓名：邢晓辉（cuit）2、选取并处理地面控制点1）从ENVI 主菜单栏中，选择Map →Registration →Select GCPs: Image to Image，打开Image to Image Registration 对话框。

2) 在Image to Image Registration 对话框中，点击并选择Display #1 （SPOT 影像），作为Base Image。

点击Display #2（TM 影像），作为Warp Image。

3）点击OK，启动配准程序。

通过将光标放置在两幅影像的相同地物点上，来添加单独的地面控制点，在每个缩放窗口所需位置上，点击鼠标左键，调整光标点所处的位置。

几何校正一、实验目的通过练习掌握使用ENVI进行图形几何校正。

二、实验原理利用ENVI几何校正功能校正图形。

三、数据来源下载源：国际科学服务平台（/index.jsp）波段数：TM Band 1, TM Band 2, TM Band 3, TM Band 4, TM Band 5, TM Band 7 对应波长：0.485000, 0.560000, 0.660000, 0.830000, 1.650000, 2.215000分辨率：30 Meters投影：UTM四、实验过程1、加载待校正影像和基准影像1.jpg和bhtmref.img。

2、执行：Map->Registration->Select GCPs:Image to Image，打开如下窗口：Base Image 下选择基准影像，Warp Image 下选择待校正影像，然后点OK,打开如下窗口：接着再基准影像中选点，在待校正影像中选择对应位置的点，然后点击Add Point按钮，点数加一：重复执行此操作。

当点数达到三个及以上时，点数后的Predict按钮会变可用。

此时，在基准影像中选择一点，点Predict按钮，ENVI会在待校正影像中预测一点，不需手动选择。

还可选中Options 下的Auto Predict，此时，在基准影像中选点，ENVI会自动随时自动选择相应点。

当点数达到五个及以上时，选择Options下的Automatically Generate Tie Points…，打开下窗口，设置基准影像与待校正影像自动选择点。

选择基准影像匹配波段（本实验选择TM Band5），点击OK。

选择待校正影像匹配波段（本实验选择R）,点击OK。

设置要选择点数、分区、一个小区域选择点数。

点击OK开始选点。

选择完毕后，可点击Show List，打开如下窗口，查看所选点，删除、调整误差大的点执行Options->Warp File(as Image to Map)打开如下窗口：左侧选择待校正影像，点击OK。

目录第一部分利用ENVI对图像进行配准-校正-拼接-裁剪 (2)一、图像配准与校正 (2)（一）基础知识 (2)（二）ENVI操作 (4)二、图像镶嵌（图像拼接） (16)（一）基础知识 (16)（二）ENVI操作 (16)三、图像裁剪 (20)（一）基础知识 (20)（二）ENVI操作 (21)第二部分：下载影像及介绍 (26)（一）基本信息 (26)（二）日期信息 (26)（三）云量信息 (26)（四）空间信息 (26)第一部分利用ENVI对图像进行配准-校正-拼接-裁剪一、图像配准与校正（一）基础知识1、图像配准就是将不同时间、不同传感器（成像设备）或不同条件下（天候、照度、摄像位置和角度等）获取的两幅或多幅图像进行匹配、叠加的过程，它已经被广泛地应用于遥感数据分析、计算机视觉、图像处理等领域。

2、几何校正是指利用地面控制点和几何校正数学模型，来矫正非系统因素产生的误差，非系统因素如传感器本身的高度、地球曲率、空气折射或地形等的影响。

由于校正过程中会将坐标系统赋予图像数据，所以此过程包括了地理编码。

简单来说，图像校正是借助一组控制点，对一幅图像进行地理坐标的校正。

本文将采用地面控制点+校正模型的几何校正方式中的Image to Image，利用Image格式的基准影像对2006年兰州TM影像进行配准与校正。

3、图像选点原则[1]选取图像上易分辨且较精细的特征点，如道路交叉点、河流弯曲或分叉处、海岸线弯曲处、飞机场、城廓边缘等。

[2]特征变化大的地区需要多选。

[3]图像边缘部分一定要选取控制点。

[4]尽可能满幅均匀选取。

[5]保证一定数量的控制点，不是控制点越多越好。

4、数理知识：[1]多项式模型x=a0+a1X+a2Y+a3X²+a4XY+ a5Y²+....y=b0+ b1X+b2Y+b3X²+ b4XY +b5Y²+ ....X，Y：校正前该点的位置；x，y：校正后该点的位置[2]最少控制点个数： ( n+1 )²[3]误差计算：RMSEerror= sqrt( (x' -x)²+ (y' -y)²)5、重采样方法（插值算法）[1]最近邻法概念：取与所计算点( x，y )周围相邻的4个点，比较它们与被计算点的距离，哪个点距离最近就取哪个亮度值作为 ( x，y )点的亮度值优点：简单易用，计算显小缺点：图像的亮度具有不连续性，精度差[2]双线性内插法概念：取(x，y)点周围的4个邻点，在y方向内插2次，再在x方向内插1次，得到( x，y)点的亮度值 f ( x，y)优点：双线性内插法比最近邻法虽然计算虽有所增加，但精度明显提高，特别是对亮度不连续现象或线状特征的块状化现象有明显的改善。

图像几何校正（Geometric Correction）几何校正（Geometric Correction）就是将图像数据投影到平面上，使其符合（Conform）地图投影系统的过程，即纠正图像数据的几何位置的变形并将地图坐标系统赋予图像数据的过程。

说明：在ERDAS IMAGIN软件中，Geometric Correction是进行图像几何校正的模块。

可在两处不同的地方启动该模块，如Data Preparation模块中的Image Geometric Correction 就是其中一种。

另一种方法见下面的操作。

本实验以ERDAS IMAGIN软件为例，练习地形图的几何校正。

第一步：显示地形图图像文件先将TIFF格式的图像转换为IMG格式的。

再在视窗中打开需要校正的地形图图像。

第二步：启动几何校正模块在视窗Viewe r＃1的菜单条中，选择Raster ——〉Geometric Correction。

打开Set Geometric Model对话框：选择几何校正计算模型（图像坐标转换模型）（Select Geometric Model）——通常选Polynomial（多项式几何校正模型，同时做投影变换）——〉OK程序自动打开Geo Correction Tools对话框和Polynomial Model Properties对话框（校正模型参数与投影参数设置对话框）。

在调用多项式模型时，需要确定多项式的次方数，通常整景图像选择3次方。

在Polynomial Model Properties对话框中，定义多项式次方（Polynomial Order）：2或3——〉Apply ——〉Close。

程序自动打开GCP Tool Reference Setup对话框（根据实际工作条件，从9种控制点采集模式中选一种）。

因为此次实验是一幅地形图，这里通过键盘输入控制点坐标，即Keyboard Only——〉OK在弹出的Reference Map Information 对话框中确定地形图的投影信息。

遥感图像的几何校正姓名：学号：日期：2020.5.151．实验目的和内容目的：通过实习操作，掌握遥感图像几何校正的基本原理和和方法，理解遥感图像几何校正的意义。

内容：在ENVI软件中利用两种几何校正方法进行遥感图像的几何校正。

（1）Image to Image：用base.img作为基准影像，选择控制点来校正uncorrected.img。

（2）Image to Map：根据地形图上的信息选择控制点来校正地形图。

2．图像处理方法和流程Image to Image（用base.img作为基准影像，选择控制点来校正uncorrected.img）1、加载影像（1）点击主菜单>>File>>Open Image File。

（2）打开base.img和uncorrected.img。

（3）显示这两个图像：2、启动几何校正模块（1）点击主菜单的Map>>Registration>>Select GCPs:Image to Image。

（2）选择显示base.img文件的Display为基准影像（Base Image），显示uncorrected.img文件的Display为待校正影像（Warp Image），点击OK。

（3）点击OK后出现Ground Control Points Selection界面，点击Show List 可打开控制点列表窗口（Image to Image GCP List窗口）。

3、采集地面控制点（1）在两个Display中找到相同区域，在Zoom窗口中，将十字光标定位到两个图像的相同位置上。

（2）点击Ground Control Points Selection上的Add Point按钮，将当前找到的点加入控制点列表。

（3）添加好了第一个控制点。

（4）同上诉操作，可以添加好第二个、第三个控制点。

（5）在Base Image上面用十字光标定位一个点，点击Ground Control Points Selection上的Predict按钮，Warp Image上会自动预测相同位置。

遥感图像处理实验遥感图像处理实验目录实验二影像的地理坐标定位和校正实验三使用ENVI进行正射校正实验四图像镶嵌实验五图像融合实验六波段组合计算及图像增强实验七图像分类实验八使用ENVI进行三维曲面浏览与飞行实验九地图制图09级林学四班汤瑞芳20090143 注：本实验报告共分为两部分，其一为实验的详细过程，其二为实验结果的整理及实验心得实验二影像的地理坐标定位和校正实验目的:1）掌握如何在ENVI中对影像进行地理校正2）添加地理坐标3）如何使用ENVI进行影像到影像的几何校正实验内容：1图像文件头文件的修改步骤：1）打开并显示SPOT数据ENVI主菜单中file →open image file，从envidata目录bldr_reg文件夹下的bldr_sp.img文件，从可用波段列表对话框中点击Grey scale，点击Load Band按钮加载这幅影像到一个新的显示窗口中。

2）修改ENVI头文件中的地图信息右击bldr_sp.img—》Map inf，快捷菜单Edit Map Information。

点击Projection/Datum文本旁边的箭头切换按钮，DMS或者DDEG，分别在度分秒和十进制的度之间进行切换。

点击Cancel，推出Edit Map Information对话框。

修改图像的pixel size信息，添加公里网格和地图标注。

保存图像。

file →save image as →image file。

输出路径和输出文件名称2 影像对影像的几何配准利用SPOT图像校正Landsat TM步骤：1）打开TM图像从ENVI主菜单中，选择file →open image file，从envidata目录下的bldr_reg子目录选择bldr_tm.img 文件。

在列表中选择band3，点击display#1按钮，并从下拉式菜单中选择new display。

点击Load Band 按钮，把TM的band3波段的影像加载到新显示窗口中。

原文地址：envi影像镶嵌/色彩平衡（包括：将以像元为基础的图像或应用地理坐标系的图像镶嵌起来两种方式）1）基于pixel：将以像元为基础的图像镶嵌起来，Map—Mosaicking—Pixel Based。

envidataavmosaicdv06_2.img,dv06_3.img操作步骤：选择Map—Mosaicking—Pixel Based，打开Pixel Based Mosaic镶嵌界面。

Import—Import Files—选择要镶嵌的影像，定义镶嵌范围（行列号、影像拉框选择、地理坐标，引入其他文件范围等），键入镶嵌输出的维数（或尺寸），选择镶嵌所用的波段—OK。

选择或键入镶嵌尺寸的大小—OK。

调整、确定影像的相对位置。

分别选择影像—右键点击—Edit Entry：对背景值、羽化值、匀光等进行设置。

所有参数设置完成以后—File—Save Template：生成临时效果影像，方便检查、调整。

生成最终结果：File—Apply—确定输出象素大小、重采样方式、输出路径及文件名、背景值等—OK。

2）基于地理坐标：Map—Mosaicking—Georeferenced。

envidataavmosaiclch_olw.img；lch_02w.img操作步骤：选择Map—Mosaicking—Georeferenced，打开Map Based Mosaic镶嵌界面。

Import—Import Files—选择要镶嵌的影像，定义镶嵌范围（行列号、影像拉框选择、地理坐标，引入其他文件范围等），键入镶嵌输出的维数（或尺寸），选择镶嵌所用的波段。

分别选择影像—右键点击—Edit Entry：对背景值、羽化值、匀光等进行设置。

所有参数设置完成以后—File—Save Template：生成临时效果影像，方便检查、调整。

生成最终结果：File—Apply—确定输出象素大小、重采样方式、输出路径及文件名、背景值等—OK。

遥感数字图像处理实验教程（ENVI）第一章ENVI应用基础徐老师1.1ENVI软件概述1.2ENVI文件系统和存储1.3ENVI常用系统配置说明1.4ENVI数据的输入与输出1.5ENVI数据显示操作第二章数据预处理李飞2.1 坐标定义与投影转换图像预处理时遥感数字图像处理中非常重要的环节，也是空间信息提取之前首先要做的工作。

主要包括图像几何校正、图像融合、图像镶嵌和图像裁剪等一般过程。

2.1.1 坐标定义ENVI中的坐标定义文件存放在ITT\IDLxx\products\envixx \map_proj 文件夹下。

三个文件记录了坐标信息：ellipse.txt：椭球体参数文件。

datum.txt：基准面参数文件。

map_proj.txt：坐标系参数文件。

在ENVI中自定义坐标系分三步：定义椭球体、基准面和定义坐标参数。

1、定义椭球体语法为<椭球体名称>，<长半轴>，<短半轴>。

这里将“Krasovsky, 6378245.0, 6356863.0”和“IAG-75, 6378140.0, 6356755.3”加入ellipse.txt末端（图2-1）。

图2-1 定义地球椭球体ellipse.txt文件中已经有了克拉索夫斯基椭球，由于翻译原因，这里的英文名称是Krassovsky。

为了让其他软件平台识别，这里新建一个Krasovsky椭球体。

2、定义基准面语法为<基准面名称>，<椭球体名称>，<平移三参数>。

这里将“Beijing-54, Krasovsky, -12, -113, -41”和“Xi'an-80,IAG-75,0,0,0”加入datum.txt 末端（图2-2）。

图2-2 定义大地基准面有的时候为了与其他软件平台兼容，基准面的名称需要写成所用的椭球体名称。

3、定义投影（1）选择主菜单Map→Customize Map Projection命令；（2）在Customized Map Projection Definition窗口中设置地图投影的参数（图2-3）；图2-3 定义地图投影关参数说明：Projection Name：定义投影名称；Projection Type：定义投影类型，这里选择Transverse Mercator；Projection Datum:定义大地基准面，这里选择之前定义的Beijing-54；False easting：定义东偏移的距离500km；Latitude of Projection origin：定义投影的起始维度；Longitude of central meridian：定义中央经线；Scale factor：定义缩放倍率。

实验3 数字图像的几何校正一、实习目的学会数字图像的几何校正方法，对GCP、变换算法、空间插值方法、RMS等概念有初步认识。

二、实习内容采用多项式校正法对一幅从谷歌地球上获取的太谷城区附近的遥感影像图进行几何校正。

三、实习步骤：（一）Image-to-Map Registration (图像-地图配准)法1在ENVI中，使用RGB模式，打开要校正的“谷歌太谷”遥感影像；（File\Open Image File）2在ENVI中，显示与“谷歌太谷”相应的矢量化并经几何经校正的道路和控制点图；（File\Open Vector File）3 比较上述栅格和矢量图的坐标范围，查看其投影方式和坐标系；（在栅格图像在打开图像时出现的Available Bands List对话框中及右击任一影像窗口出现的菜单选Cursor Location/Value，矢量图在Available Vectors List（.evf文件）或Import Vector Files Parameter（.shp文件）对话框中可见）；4 将栅格图和矢量图分别显示，查找同名点；5 通过查找GCP，编辑几何变换所需的匹配文件；（File\Open Image File\“谷歌太谷”；）（1）选择Map → Registration → Select GCPs: Image to Map；（2）出现Image to Map Registration对话框，设置相应投影坐标相关信息；\Arbitrary, Units..Meters, Map Based, X Pixel Size 4.3m, Y Pixel Size 4.3m,OK；（3）出现控制点选择对话框（Ground Control Point Selection），通过鼠标添加像元坐标和键盘输入平面（或经纬度）坐标的交互输入方式，建立并保存校正所需GCP文件；参照打开的控制点分布矢量图和影像图片，在影像窗口通过移动鼠标查找合适的控制点，最后在Zoom窗口找到控制点的精确位置并单击左键，Ground Control Point Selection对话框的Image X和Image Y自动输入该点对应的像元坐标；再在其左侧输入该点对应的高斯平面直角坐标，点Add Point标签，可见影像窗口添加一个控制点，并显示其控制点号；用Show List 标签可查看输入的控制点坐标；再将鼠标移至影像窗口下一个控制点的位置，用同样的方法输入全部的控制点坐标。