遥感图像裁剪与拼接

遥感图像拼接（镶嵌）与裁剪

一、实验目的与要求

图像镶嵌指在一定数学基础控制下，把多景相邻遥感图像拼接成一个大范围、无缝的图像的过程，在ENVI 中提供了透明处理、匀色、羽化等功能。实验要求可以用ENVI 解决镶嵌颜色不一致、接边以及重叠区等问题。

图像裁剪的目的是将研究之外的区域去除。常用的方法是按照行政区划边界或者自然区域边界进行图像裁剪；在基础数据生产中，经常还要进行标准分幅裁剪。ENVI 的图像裁剪过程，可分为规则裁剪和不规则裁剪。实验要求学生们学会通过ENVI 软件对下载的地区图像进行裁剪和拼接，将南京区域裁剪出来。通过本次实验，初步熟悉ENVI 和ARCGIS 软件，为今后环境遥感学习奠定基础。

二、实验内容与方法

1 实验内容

1) 图像拼接：ENVI 的图像拼接功能提供交互式的方式将没有地理坐标或者有地理坐标的多幅图像合并，生成一幅单一的合成图像。

2) 图像裁剪：通常按照行政区划边界或自然区划边界进行图像剪裁，在基础数据生产中，还经常要进行标准分幅裁剪。

2 实验方法

1) 图像拼接 最新ENVI 提供了全新的影像无缝镶嵌工具Seamless Mosaic，所有功能集成在一个流程化的界面，它可以： ∙

∙ 控制图层的叠放顺序 设置忽略值、显示或隐藏图层或轮廓线、重新计算有效的轮廓线、选择重采样方法和输出范围、可指定输出波段和背景值

∙

∙

∙ 可进行颜色校正、羽化/调和 提供高级的自动生成接边线功能、也可手动编辑接边线 提供镶嵌结果的预览

使用该工具可以对影像的镶嵌做到更精细的控制，包括镶嵌匀色、接边线功能和镶嵌预览等功能。

2) 图像裁剪

（1） 规则分幅裁剪，是指裁剪图像的边界范围是一个矩形，这个矩形的范围获取途径包括行列号、左上角和右下角两点坐标、图像文件、ROI/矢量文件；

（2） 不规则分幅裁剪，是指裁剪图像的边界范围是一个任意多边形。任意多边形可以是事先生成的一个完整的闭合多边形区域，可以是一个手工绘制的ROI(感兴趣区) 多边形，也可以是ENVI 支持的矢量文件。

三、实验设备与材料

1 实验设备

装有ENVI 的计算机

2 实验材料

南京市TM 影像

四、实验步骤

1 数据的下载

打开地理空间数据云http://www.gscloud.cn/并登陆用户。

图1 在地理空间数据云上下载数据

按空间条件进行查询，输入江苏省-南京市等信息，点击显示查询所需下载的区域。并且选择LANDSAT5 数据进行查询。

图2 选择南京市作为下载区域

通过查看视图可以看出，在2010年这两幅影像才能完全覆盖南京市整个区域，因此需要下载两幅图像进行图像的拼接。

图3 影像板块选择

2 图像的拼接

1）加载数据

（1） 打开ENVI Classic

色保存成一幅影像文件。 ，加载下载的两幅多波段影像，并通过5-4-3假彩

图4 保存为ENVI 标准格式

（2） 进入ENVI

点击，选择toolbox – Mosaicking - Seamless Mosic 工具。并将保存的两幅影像文件加载到

图5 无缝拼接工具流 （3） 在Data Ignore Value 列表中，可设置透明值，当重叠区区有背景值时候，可设置这个值。

（4） 勾选右上角的Show Preview，可以预览镶嵌效果；

图6 加载结果

2）匀色处理——匀色方法是直方图匹配（Histogram Matching）

（1） 在Color Correction选项中，勾选Histogram Matching，如图2.3所示： ∙

∙ Overlap Area Only：重叠区直方图匹配

Entire Scene：整景影像直方图匹配

图

7 Color Matching Action

匀色选项面板

（2） 在main 选项中，放在Color Matching Action 上单击右键，设置参考

（Reference ）和校正（Adjust ），根据预览效果确定参考图像。

图8 Main 选项面板

图9 直方图匹配匀色效果

3） 接边线与羽化

接边线包括自动和手动绘制两种方法，也可以结合起来使用。

（1）选择下拉菜单Seamlines > Auto Generate Seamlines，自动绘制接边线，如下图所示，自动裁剪掉TM 边缘" 锯齿" 。

图10

接边线（绿色）

（2）自动生成的接边线比较规整，可以明显看到由于颜色不同而显露的接边线。下拉菜单Seamlines> Start editing seamlines，可以编辑接边线。通过绘制多边形重新设置接边线，如下图为接边线编辑示意图。

图11 接边线编辑示意图

4）输出结果

（1）Export 面板中，设置重采样方法Resampling method：Cubic Convolution；

（2）设置背景值Output background Value：0；

（3）选择镶嵌结果的输出路径；

（4）单击Finish 执行镶嵌。

图12 输出参数设置面板

图13 镶嵌结果

3 图像的裁剪

1）规则图像裁剪

以TM 影像为例，图像存放在" …\图像裁剪\数据" 中。

（1）File > Open打开图像，按Linear2%拉伸显示。

（2）File > Save As，进入File Selection面板，选择Spatial Subset选项，打开右侧裁剪区域选择功能。

图14 File Selection面板

（3）有多种方法确定裁剪区域：

∙ 使用当前可视区域确定裁剪区域：单击Use View Extent，自动读取主窗口中显示

的区域。

∙ 通过文件确定裁剪区域：可以选择一个矢量或者栅格等外部文件，自动读取外部文

件的区域。

点击右下角Subset By File，单击Open file 按钮，选择矢量数据" 矢量.shp" 作为裁剪范围。

图15 打开矢量数据作为裁剪范围

手动交互确定裁剪区域：可以通过输入行列数（Columns 和Rows ）确定裁剪尺寸，

按住鼠标左键拖动图像中的红色矩形框来移动以行列数确定的裁剪区域；也可以直接用鼠标左键按钮红色边框拖动来确定裁剪尺寸以及位置

（4）可以看到裁剪区域信息，左侧Spectral Subset按钮还可以选择输出波段子集，这里默认不修改，单击OK 。

图16 裁剪参数设置面板

（5）选择输出路径及文件名，单击OK ，完成规则图像裁剪过程。

图17 结果输出

2) 不规则图像裁剪

不规则图像裁剪，是指裁剪图像的边界范围是一个任意多边形。任意多边形可以是事先生成的一个完整的闭合多边形区域，可以是一个手工绘制的多边形，也可以是ENVI 支持的矢量文件。针对不同的情况采用不同的裁剪过程。下面学习这两种方法。

a) 手动绘制裁剪区

（1）打开图像Beijing_TM.dat，按Linear2%拉伸显示。

（2）在Layer Manager中选中Beijing_TM.dat文件，单击鼠标右键，选择New Region Of Interest，打开Region of interest (ROI) Tool面板。

图18 新建ROI

（3）在Region of interest (ROI) Tool面板中点击按钮，在图像上绘制多边形，绘制大致为北京老皇城二环范围内的多边形，作为裁剪区域。可以修改感兴趣区名称ROI Name、感兴趣区颜色ROI Color 等，也可以根据需求绘制若干个多边形，当绘制多个感兴趣区时利用可以进行删减。

图19 Region of interest (ROI) Tool手动绘制ROI

（4）在Region of interest (ROI) Tool面板中，选择File-> Save as，保存绘制的多边形ROI ，选择保存的路径和文件名。

图20 保存新绘制的ROI

（5）在Toolbox 中，打开Regions of Interest/ Subset Data from ROIs。

（6）在Select Input File对话框中，选择镶嵌得到的TM 数据，打开Subset Data from ROIs Parameters 面板。

（7）在Subset Data from ROIs Parameters面板中，设置以下参数：

∙

∙

∙ Select Input ROIs：选择刚才生成的矢量文件roi1 Mask pixels output of ROI？： Yes Mask Background Value背景值：0

（8）选择输出路径和文件名，单击OK 执行图像裁剪。

图21 Subset Data from ROIs Parameters面板

b) 外部矢量数据裁剪图像

（1）打开镶嵌得到的TM 数据，按Linear2%拉伸显示。

（2）File -> Open，打开" …\10.图像裁剪\数据\矢量数据" 下的" 矢量.shp" 数据。

图22 待裁剪的TM 图像加载矢量数据显示

（3）在Toolbox 中，打开Regions of Interest /Subset Data from ROIs。Select Input File选择Beijing_TM.dat，点击OK ，打开Subset Data from ROIs Parameters面板；

（4）在Subset Data from ROIs Parameters面板中，设置以下参数：

∙

∙

∙ Select Input ROIs：选择EVF:矢量.shp Mask pixels output of ROI？：Yes Mask Background Value背景值：0

（5）选择输出路径和文件名，单击OK 执行图像裁剪。

图23Subset Data from ROIs Parameters面板

如下图为裁剪结果。

图24利用矢量数据生成ROI 进行图像裁剪的结果

图25去除黑边的办法