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第4章  影像处理

     

本章主要介绍创建算法的基本概念。您将通过ER Mapper提供的算法窗口学习创建和编辑算法,并学习通过处理Landsat TM卫星数据来创建植被覆盖影像。

注意:本章主要是创建算法的快速入门章节,您将在以后的章节中学到更多关于算法概念的知识。

    
    4.1算法概念
      4.1.1 什麼是算法?
      4.1.2 算法模板
    4.2算法窗口
    4.3练习
      4.3.1 载入并显示影像
      4.3.2 处理影像
      4.3.3 标注并保存算法
      4.3.4 重新载入并显示算法
      4.3.5 以三维方式显示影像
    小结
 

4.1算法概念

影像处理的目的在于增加影像的可读性,向用户提供更多的有用信息。为了提高ER Mapper处理速度,减低学习困难,ERM公司发展了一套新的影像处理技术,称为“Algorithms”(算法)。因此了解算法的功能,可以帮助用户更快、更有效的使用ER Mapper

 

4.1.1 什麼是算法?

算法可以显示影像处理过程与步骤、影像转换流程、增强影像等。算法可以帮助您在任意时刻对影像进行存取或修改。算法存储影像处理信息包括:

l         影像格式的名称

l         影像处理的形式

l         影像处理的波段

l         影像亮度的对比转换

l         影像滤波器

l         影像或波段输出

l         利用各种顏色模式显示文件

l         矢量文件的叠加

l         定义影像大小。

 

4.1.2 算法模板

算法将各操作步骤存储成算法文件。您可以将算法视为一个模板,同时ER Mapper也提供了多种不同功能的模板,包括一般的影像显示技术(RGB或单一波段的灰度显示等)、写入磁盘文件及将算法储存成真实文件等。使用算法模板可以节省工作时间。

 

4.2 算法窗口

算法对话框是一个特殊的对话框,主要显示影像处理的各种命令。具体显示窗口如下:

 

数据结构图板

利用分层或树状结构显示所有打开的影像文件。

Surface(界面)

栅格文件或矢量文件所在的群组。在一个单一算法中可以打开多种不同影像。

Layers(图层)

构成影像界面的元素,不同图层包含不同矢量或栅格文件,可以针对个別图层进行处理。

View Mode(显示模式)

设定不同的显示方式,可显示2D3D文件。

Tab pages(页面列表)

显示控制影像显示或处理技术的选项列表。

Process diagram(处理图板)

针对所选择图层,处理方法的一些图示。

 

4.3 练习

用户可以利用两种方式,在ER Mapper建立算法:

l         利用算法窗口增加不同的图层,输入影像。

l         使用工具条按扭  打开算法。

通过本练习,主要使您掌握如何建立、保存、重新载入简单影像处理算法,并了解如何以三维方式显示影像。用户可以反复练习打开算法,并了解操作。

注意:本练习只是对算法概念作简单介绍,其他详细内容请参见本书其他章节或参见在线用户手册。 

通过练习主要完成以下任务:

l         载入新影像,并选择需要显示的影像波段;

l         使用算法对话框来定义处理算法;

l         改变影像颜色查找表;

l         在算法中增加处理公式;

l         在算法中增加文本标注及注释信息;

l         保存处理算法;

l         重新载入并显示算法;

l         增加高度图层,以三维方式显示影像。

注意:在进行以下练习之前,请确定其它ER Mapper影像窗口都已经关闭,只打开主菜单窗口。

 

4.3.1 载入并显示影像

本节目标:学习打开影像窗口和算法窗口,载入影像数据,在显示屏中显示影像。您也将学会显示影像不同波段,改变显示影像的颜色查找表。 

打开影像窗口和算法窗口

1、  View菜单下,选择Algorithm…

在显示屏左上角出现一个新的空影像窗口,而算法窗口在右下角显示出来。

注意:ER Mapper会自动定位到上一次对话框窗口在显示屏中的显示位置。因此您打开的算法窗口位置可能与上述位置不同。

当打开一个空影像窗口时,在算法对话框左侧显示该算法以单波段查表彩色(Pseudocolor)方式显示,红色箭头表示该图层是活动图层。

在单波段查表彩色图层中载入影像

1、  在算法窗口中点击Load Dataset(载入数据集)按钮  

出现Raster Dataset(栅格数据)文件选择对话框。

2、  Directories菜单中选择\examples

显示此目录下各子目录列表。

 

3、  双击目录名Shared_Data

显示栅格影像列表。注意其中每一个文件都有扩展名.ers,这个扩展名表示该文件是ER Mapper格式文件。

4、  双击影像Landsat_TM_year_1985.ers载入该影像。

文件选择对话框关闭,该影像载入到单波段查表彩色图层中。

注意:ER Mapper记住上一次载入的颜色列表。因此也可能不显示上述颜色查找列表。

也应该注意到波段选择下拉菜单中显示标签为“B10.485_um”,表示该图层选择的是Landsat波段1

选择并显示Landsat影像不同波段

Landsat Thematic Mapper (TM)卫星影像通常包括7个光谱波段。您可以在栅格数据图层中选择显示其中的任何一个波段。

1、  在算法窗口中点击Band Selection  (波段选择)下拉菜单,出现波段列表;

2、  点击波段标签B20.56_umLandsat 波段2的影像显示在影像窗口中;

3、  在波段选择下拉菜单中选择其他波段,则对应波段的列表出现在影像窗口中;

4、  在波段选择下拉菜单中重新选择波段标签B10.485_um

注意:当您操作失误时,点击停止按钮  或者Esc键是很有用的。

    点击刷新按钮  可以使处理过程继续进行。

5、  在算法窗口中点击Surface键,并选择其中的Color Table下拉列表按钮;

在下拉菜单中出现一系列颜色查找表菜单。

6、  点击名字为Green的颜色查找表;

较低的像素值在影像中显示暗绿色,而像素值较高的点在影像中显示亮绿色。

7、  选择名字为brown_green的颜色查找表;

较低的像素值在影像中显示棕色,而像素值较高的点在影像中显示绿色。

8、  选择名字为grayscale的颜色查找表。

较低的像素值在影像中颜色较黑,而像素值较高的点在影像中较白。

 

4.3.2 处理影像

本节目标:学习使用公式在影像中显示植被信息,以及改变影像显示对比度和亮度信息。 

在图层中载入植被指数公式,并调节影像对比度

1、在算法窗口中点击公式编辑按钮  ,出现公式编辑对话框;

 

2、  选择Ratios下拉菜单中的Landsat TM NDVI选项;

出现如上图的公式编辑项,该公式即为植被指数计算公式。其中I1I2代表的波段可以在下面的Input1Input2下拉菜单中分别定义。在这里分别选取波段4和波段3

注意:因为该比值在(-11)之间,所以该影像在显示屏中以灰度方式显示时非常暗。可以进行以下处理。

3、  关闭公式编辑对话框;

 

4、  以上影像为经过NDVI变换后的算法窗口。点击色彩变换  按钮;

出现色彩变换对话框。在对话框底部可以看到实际输入数据范围为(-1 0.656863),而X轴缺省范围为(0255),所以影像很暗。

5、  Limits菜单中选择Limits to Actual

x轴上用变化范围(-10.656863)来代替缺省范围(0255),使影像可以正常显示。

6、  点击Create autoclip transform按钮  

下图为进行自动对比增强后的影像,在该图的右下角是经过该过程后显示的直方图。

7、  点击Close关闭色彩变换对话框。

注意:您将在以后的学习中学到更多关于直方图、数据范围、对比增强的知识。

 

4.3.3 标注并保存算法

本节目标:学习对算法进行标注,并保存算法过程便于以后使用。 

对单波段查表彩色图层输入描述信息

1、  在算法窗口数据结构左侧选中并激活标为Pseudo Layer的图层;

鼠标变成插入文字形状

2、  键入NDVI

 

输入描述信息

1、  在算法窗口数据结构左侧选中并激活PS]:Default Surface

2、  在文本框中键入Surface 1

 

对算法输入描述信息

1、在算法窗口中选择Description文本;

2、键入下列文本San Diego vegetation index

 

保存算法

1、  在文件菜单中选择Save As…

2、  在文件类型中选择ER Mapper Algorithm(.alg)

3、  Directories菜单中选择\Examples

4、  双击文件名Miscellaneous打开该目录;

5、  双击文件名Tutorial打开该目录;

\Examples \Miscellaneous\Tutorial ER Mapper提供专门用于用户练习的文件目录。

6、  输入Landsat-NDVI

7、  点击应用按钮保存算法。

 

4.3.4 重新载入并显示算法

本节目标:学习重新载入并显示刚才生成的算法,然后显示在磁盘中定义算法诸处理步骤的文本文件。

 

打开另一个影像窗口

1、在标准工具条中点击新建按钮  

ER Mapper打开新的影像窗口

打开您原来建立的算法

1、  在标准工具条中点击打开按钮  

2、  在文件打开对话框中选择\Examples\Miscellaneous\Tutorial\Landsat_NDVI,并打开它。

增加评语并查看算法注释

1、  点击Comments按钮;

注意:注释选项不支持中文。

2、  在注释对话框中输入文字信息;

3、  点击OK保存该注释。

4、  在打开对话框中点击Comments按钮,可以查看注释。

 

4.3.5 以三维方式显示影像

本节目标:学习通过增加高程信息来创建植被指数影像的三维显示效果。 

Brown_Green方式显示植被影像

1、  在算法对话框中选择Surface按钮;

2、  在颜色列表下拉菜单中选择Brown_Green

3、  在算法对话框中重新选择Layer按钮。

在算法中增加高度层

1、  在算法对话框Edit按钮下选择Add Raster Layer菜单下的Height

在高度层中载入数字高程影像

1、在高度图层中选择载入数据集  

2、  选择\Examples\Share-Data\Digutal_Terrain_Mode.ers并载入该数据。

以三维显示方式查看影像

1、在View Mode(显示模式)菜单中选择3D Perspective,显示影像的三维效果。

影像窗口中显示含有地形信息的三维影像。

关闭三维灯光选项

1、  在算法对话框中选择3D View按钮;

2、  关闭Lighting(灯光)按钮。

该显示消除了人工灯光效果(尽管有时需要这样做,但是可能会抹灭某些细节信息)。

改变观察角度

1、  在标准工具条中点击Hand Tool按钮  

2、  使用该选项拖动影像以不同的方式显示。

 

选择二维模型查看影像,关闭影像和算法对话框

1、  View Mode菜单中选择Normal,重新以二维方式显示影像;

2、  点击关闭按钮,关闭影像;

3、  关闭算法窗口。

 

小结 

当完成这些练习之后,您了解如何在ER Mapper中完成以下任务。

l         载入新影像,并选择需要显示的影像波段;

l         使用算法对话框来定义处理算法;

l         为影像改变颜色查找表;

l         在算法中增加处理公式;

l         在算法中增加文本标注及注释信息;

l         保存处理算法;

l         重新载入并显示算法;

增加高度图层,以三维方式显示影像。

 

         
     
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