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  • ENVI5.3.1高分2号影像预处理流程

    万次阅读 多人点赞 2019-11-27 15:31:26
    ENVI5.3.1高分2号影像预处理流程 从中国资源卫星应用中心下载的高分2号数据归档为1级产品,需要经过一系列的预处理,主要处理流程包括: 多光谱影像→辐射定标→大气校正→正射校正 全色影像→辐射定标→正射...

    ENVI5.3.1高分2号影像预处理流程

    从中国资源卫星应用中心下载的高分2号数据归档为1级产品,需要经过一系列的预处理,主要处理流程包括:

    • 多光谱影像→辐射定标→大气校正→正射校正
    • 全色影像→辐射定标→正射校正
    • 全色与多光谱数据融合

    工具准备:下载扩展工具【ENVI_China_Satellites_Support_V5.3_37】和【nndiffuse_pan_sharpening_bil.sav】,分别拷贝到ENVI安装目录:“\Program Files\Exelis\ENVI53\”和“\Program Files\Exelis\ENVI53\extensions”下;

    说明:“中国国产卫星支持工具 V5.3”支持自动更新GF-2定标系数(也支持手动添加最新定标系数),若要检查绝对定标系数是否正确,可以从“中国资源卫星应用中心”的网站下载;(PS:ENVI更新比较滞后,有时需要手动添加。)

    下面以一幅名为GF2_PMS2_E101.8_N36.3_20190522_L1A0004014712的数据进行操作说明:

    一、多光谱影像处理

    1、辐射定标

    1.1 打开ENVI,使用国产卫星扩展工具打开MSS影像,启动File→Open As→China Satellites→GF2,选择MSS.xml文件打开;
    Alt
    Alt

    1.2 辐射定标需要高分二号传感器的绝对辐射定标系数,右键单击View etadata,查看元数据信息,这里软件已经自动正确读取两个绝对定标系数;
    Alt

    1.3 在Toolbox中,Radiometric Correction→Radiometric Calibration,在File Selection中选择待处理影像,点击OK;

    Alt

    1.4 弹出Radiometric Calibration对话框,Calibration type确认为Radiance,单击Apply FLAASH Setting,设置输出路径与文件名,点击OK开始执行;
    Alt

    1.5 辐射定标完成,可以看到定标后目视效果得到明显提升,统一地物的光谱曲线也发生了变化;
    在这里插入图片描述 在这里插入图片描述

                    辐射定标前                        辐射定标后
    

    2、大气校正

    2.1 FLAASH大气校正需要影像的中心波长信息,ENVI5.3.1能自动识别GF2数据的头文件信息,可通过View Metadata→Spectral查看;
    Alt

    2.2 在Toolbox中,双击Radiometric Correction→Atmospheric Correction Module→FLAASH Atmospheric Correction工具启动FLAASH模块;
    Alt

    (1). 设置输入与输出文件信息:

    • Input Radiance Image:输入辐射定标之后的数据;
    • Output Reflectance File:单击按钮选择反射率数据输出目录与文件名,如果只在后面的文本框中输入文件名,则保存路径将为Output Directory for FLAASH Files中的路径;
    • Output Directory for FLAASH Files:设置大气校正其他结果输出路径;
    • Rootname for FLAASH Files:设置大气校正其他输出结果的根文件名

    (2). 设置传感器及图像信息:ENVI5.3及以上版本能够对图像中心坐标和获取时间信息进行自动识别,所以只需要修改以下几点:

    • Sensor Type:传感器类型,这里选择Multispectral→UNKNOWN→MSI;
    • Ground Elevation:成像区域平均高度,可以通过DEM数据获取;没有DEM数据,可以查询平均海拔,此地区为3137m,输入3km即可;
    • Pixel Size:4m;

    (3). 大气模型和气溶胶模型:需要根据经纬度、影像区域以及成像时间选择

    • Atmospheric model:Mid-Latitude Summer;
    • Aerosol Model:Urban;
    • Aerosol Retrieval:None;

    2.3 Multispectral Settings:选择GUI设置方式,点击“Filter Function File”加载GF2-PMS2的光谱响应函数gf2_pms2_mss.sli;位于ENVI安装目录:*\Program
    Files\Exelis\ENVI53\resource\filterfuncs下:
    Alt

    2.4 Advanced Settings:这里大部分都可以保持默认设置,但由于是多光谱数据,故需将Modtran Resolution设置为15cm-1.
    Alt

    2.5 所有设置完成之后,点击Apply执行大气校正,完成后会得到反演的能见度和水汽柱含量;

    Alt

    2.6 选择Display>Profiles>Spectral查看大气校正前后同一地物波谱曲线变化:

    Alt在这里插入图片描述

                大气校正前                       大气校正后
    

    3、正射校正

    3.1 点击File→Open打开大气校正后的影像,View Metadata查看其元数据信息,可以看到ENVI很好地识别了数据的RPC信息;
    Alt

    3.2 有了RPC信息之后,就可以基于这些RPC信息进行正射校正;点击Toolbox→Geometric Correction→Orthorectification→RPC Orthorectification
    Workflow,打开正射校正流程化工具;

    在File Selection面板中,Input File选择经过大气校正的多光谱数据,DEM File会默认选择全球分辨率为900米的DEM数据,我们这里保持默认(如果有更高分辨率的DEM数据,可以替换此数据),点击Next;

    Alt

    3.3 在RPC Refinement面板中,有四个选项卡可以选择。

    如果有实测的或从其他途径获取的控制点数据,可以在该面板中进行添加,添加后在Statistics选项卡中可以看到相应的误差统计信息;

    (1). 切换到Advanced选项卡,修改输出像元大小Output Pixel Size为4米,重采样方法Image Resampling选择三次卷积法,其他参数保持默认;
    Alt

    (2). 切换到Export选项卡,选择输出文件格式,设置输出路径及文件名,点击Finish;

    Alt

    到此,多光谱数据的处理就完成啦!

    二、全色影像处理

    1、辐射定标

    1.1 打开ENVI,启动File→Open As→China Satellites→GF2,选择PAN.xml文件打开;

    Alt

    1.2 同样的方法打开辐射定标工具,参数设置如下:

    • Calibration Type: Reflectance,全色影像定标为大气表观反射率;
    • Output Data Type:Uint;
    • Scale Factor:10000;

    Alt

    :由于多光谱FLAASH大气校正的结果为扩大了10000倍的反射率数据,为了让融合图像效果好,需要将全色数据与多光谱数据的像元值变成一致。这里使用辐射定标工具将全色数据定标为大气表观反射率,并扩大10000倍。

    2、正射校正

    全色数据的正射校正操作与多光谱数据的正射校正完全相同,需要提醒的地方是GF2全色数据正射校正时输出像元大小需设置为1米,以便我们下面进行图像融合。

    三、图像融合

    1、几何配准:

    图像融合之前,需要查看二者是否完全配准,如果没有完全配准,就需要对其进行配准,可以使用ENVI中的自动配准流程化工具,以全色数据为基准对多光谱数据进行配准;

    本次操作正射校正后的多光谱和全色数据配准的比较好(目前,大部分高分辨率数据正射校正后多光谱和全色数据配准的均比较好),所以我们这里不进行图像配准,直接进行图像融合;

    2、图像融合:

    2.1 图像融合方法推荐NNDiffuse Pan Sharpening方法,融合的效果比较好;点击在Toolbox→Extensions→NNDiffuse Pan Sharpening (BIL);

    Input Low Resolution Raster选择上一步正射校正后的多光谱数据,Input High
    Resolution Raster选择上一步正射校正后的全色数据,其他参数保持默认,点击OK运行;
    Alt

    :NNDiffuse Pan Sharpening工具要求输入的多光谱和全色数据的空间分辨率是整数倍的(本例正射校正时分别将多光谱的全色的分辨率重采样为4米和1米,就是为了方便该工具的使用)。

    2.2 浏览融合之后的影像与融合之前的多光谱影像,空间分辨率得到明显提升,颜色纹理也得到了比较好的保留。与全色融合后的光谱曲线整体升高。

    融合后影像
    多光谱影像
    全色影像

    总结:到此,对于遥感影像的完整预处理就完全结束了,本操作完全基于ENVI软件,以GF2 PMS2数据为例说明,处理流程相对完善,其他类似影像同样可以作为参考。

    声明:本文为作者原创文章,转载请附上原文出处链接和本声明。
    如有问题可发邮件到1182287395@qq.com

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    every blog every motto: The more people you love, the weaker you are.

    0. 前言

    上课需要,在此特对辐射校正、辐射定标、大气校正、正射校正的概念及流程进行梳理。
    感谢好友西红柿炒豆腐的指导和博文。

    1. 正文

    1. 辐射校正

    辐射校正,包含辐射定标和大气校正。
    在这里插入图片描述
    在这里插入图片描述

    1. 辐射校正(radiometric correction):
    • 定义1: 一切与辐射相关的误差的校正。
    • 定义2: 消除图像数据中依附在辐射亮度里的各种失真(噪声)的过程
    • 目的: 消除干扰,得到真实反射率的数据

    2. 处理流程及概念

    2.1 流程

    在这里插入图片描述

    2.2 基本概念

    1. 概念
    • DN值(digital number): 遥感影像像元亮度值,记录地物灰度值。
    • 地表反射率:地面反射辐射量与入射辐射量之比,表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力。
    • 表观反射率:大气层顶的反射率,辐射定标的结果之一。(大气表观反射率,简称表观反射率,又称视反射率。)
    • 辐射亮度值(辐射率):卫星上接受的辐射亮度,代表某一个面积辐射能量综合,辐射定标的结果之一。
    1. DN值与辐射亮度值的转换[1]
      在这里插入图片描述

    2.3 流程细分

    2.3.1 辐射定标
    • 定义1:将记录的原始DN值转换为表观反射率。
    • 定义2:将图像的亮度灰度值转换为绝对辐射亮度。
    • 目的:消除传感器本身的误差,确定传感器入口处的准确辐射值。
    • 方法:实验室定标、机上/星上定标、场地定标
    • 辐射亮度和表观反射率转换:
      在这里插入图片描述
    2.3.2 大气校正
    • 定义1:将辐射亮度或者表面反射率转换为地表实际反射率
    • 定义2:大气校正是消除这些由大气影响造成的辐射误差,反应地物真实的地表反射率的过程。
    • 目的:消除大气散射、吸收、反射引起的误差。
    • 方法:统计型,物理型。
    2.3.3 几何校正
    • 定义1:纠正系统和非系统因素引起的几何畸变
    • 定义2:利用GCP(地面控制点)纠正各种因素引起的几何变形,对影像进行地理坐标定位,获得真实坐标信息。包括:空间像元位置的变换和变换后像元亮度值的计算。
    2.3.4 正射纠正
    • 定义1:消除地形的影响或相机方位引起的变形等,生成平面正射影像的处理过程。
    • 定义2:正射校正除了进行常规的几何校正外,还要根据DEM来纠正影像因地形起伏而产生的畸变,会给图像加上高程信息。

    参考文献

    [1] https://blog.csdn.net/Chaolei3/article/details/81037309
    [2] http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102y7g4.html
    [3] https://blog.csdn.net/weixin_30856965/article/details/96349920?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task
    [4] https://blog.csdn.net/qq_36213352/article/details/88067701?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task
    [5] https://blog.csdn.net/hmei007/article/details/8141201?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task
    [6] https://blog.csdn.net/weixin_44839513/article/details/103057445
    [7] https://blog.csdn.net/qq_41718357/article/details/83545582?depth_1-utm_source=distribute.pc_relevant.none-task&utm_source=distribute.pc_relevant.none-task

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  • 我的预处理流程分两条线,一是全色数据,二是多波段数据 (1)全色数据:正射校正 (2)多波段数据:辐射定标——快速大气校正——正射校正 (3)最后:全色数据和多波段数据融合 关于影像要做哪些预处理、要不要做...

    今天被袁老的新闻刷屏,湖南衡水县水稻基地传出好消息:

                                                袁隆平团队第三代杂交水稻测产,测得晚稻平均亩产为911.7公斤

                                                                             早稻+晚稻实现亩产3061斤

                                                  伟大,除了伟大,不知道还能用什么词概括袁老的不凡成就!

    说到这,想起之前和同事遛弯时的闲聊

    “人还是要努力有所成,这样的话,等你老了,别人就会喊你刘老。不然,大家就只会喊你老刘。” hhhhhhhhhhh

    “刘老”是比“老刘”好听一点吭?可我不能一直年轻么?说好的永远年轻呢?嘤嘤嘤

                                                                        

                                                                                          图 年轻小刘

    GF-2卫星的预处理,其实之前是做过的,不过几乎忘得干净,干脆重来并以文档记之,以留后用。

    我的预处理流程分两条线,一是全色数据,二是多波段数据

    (1)全色数据:正射校正

    (2)多波段数据:辐射定标——快速大气校正——正射校正

    (3)最后:全色数据和多波段数据融合

    关于影像要做哪些预处理、要不要做辐射定标、要不要做大气校正,可以参考更基础的说明

    参考链接:

    (1)ENVI5.3下高分二号(GF2)数据预处理 http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102wrdb.html

    (2)ENVI App Store下载地址和使用方式

             下载地址:http://www.enviidl.com/appstore/

             使用方式:http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102xl5j.html

    (一)全色数据:正射校正

    打开影像之前,先使用ENVI App Store更新平台中的国产卫星支持工具,然后如图加载全色数据

    打开正射校正处理流程

    确认输入数据为全色波段影像

    上一步 Next 后来到设置面板,切换到 Advanced 页签下

    将输出像元大小设置为 1.00 ,重采样方式设置为卷积,留意这里不要惯性思维点击Finish!不要点击Finish!

    将页签切换到输出设置,选择路径,影像格式为 TIFF 或 ENVI 都可,无妨

    点击 Finish,开始执行正射校正

    预览正射校正结果(虽然看不出来什么 hhhhhhh)

    (二)多光谱数据:辐射定标——大气校正——正射校正

    依然使用中国国产卫星支持工具的入口,打开多光谱数据

    找到并打开辐射定标处理流程

    单击面板中的 “Apply FLAASH Settings” 后直接设置输出文件名称,其他参数已自动设好

    查看辐射定标效果的同时,找到并打开快速大气校正流程(QUAC)

    输入辐射定标后的多光谱影像,传感器类型选 Generic / Unknown Sensor(我什么都不知道),设置输出路径和文件名

    预览大气校正效果的同时,戳开正射校正处理流程

    确认输入数据为经过辐射定标和大气校正后的影像

    如图设置像元大小和重采样方式,不要点Finish~不要点Finish~不要点Finish~

     

    切换到输出设置页签下,选择数据格式和路径、文件名称等,单击Finish

    (三)影像融合

    在融合阶段,大家可以尝试效果最好的方式,我试了NND和GSP两种

    ENVI技术殿堂的博客里提醒注意数据存储顺序而引起的融合效率问题:不同的数据存储格式会对融合的速度产生影响,当多光谱数据的存储格式为BIL或BIP时,其融合速度较BSQ格式来说,可以提高三倍左右。所以,他们建议大家融合之前可以先查看其数据存储格式,如果是BSQ,可以将其转化为BIL或BIP(转换时需要用到的工具:Raster Management > Convert Interleave),以便提高融合效率,详细说明可以参考博文:一种提高图像融合及其他一些处理速度的方法。这里,我们也为大家提供了将上述步骤与融合步骤合并为一个步骤的扩展工具:NNDiffuse Pan Sharpening (BIL)

    可以试试,不过我感觉效率问题倒无所谓,差不出多久,让电脑在边上嗡嗡跑一会儿,锻炼锻炼不也挺好

    查看文件格式:右击左侧面板中的影像,View Metadata

    转换格式:

    进入到融合流程,这里用的是NND

    展开全文
  • 遥感影像预处理

    2020-06-16 23:50:56
    遥感影像预处理流程图:步骤:1.辐射定标2.大气校正3.图像镶嵌4.图像裁剪 流程图: 辐射定标大气校正图像镶嵌图像裁剪DN值大气外层表面辐射地表反射率大范围地表反射率指定范围地表反射率 步骤: 1.辐射定标 将DN值...

    流程图:

    辐射定标
    大气校正
    图像镶嵌
    图像裁剪
    DN值
    大气外层表面辐射
    地表反射率
    大范围地表反射率
    指定范围地表反射率

    步骤:

    1.辐射定标

    将DN值转化为:
    (1)辐亮度:单位面积辐射能量总和
    (2)大气表面反射率:反射(辐亮度算)/吸收(太阳辐射量+太阳高度角算)
    头文件如果没有
    ①Gain
    ②Offsets
    ③Solar radiance
    ④Sun elevation
    ⑤Acquisition
    则无法定标成反射率

    2.大气校正

    【FLAASH】
    ①输入转换因子:1.0
    ②设置输出参数:加文件名不然报错
    ③输入成像&传感器参数
    ④气溶胶模型(Aerosol_Retrieval):2-Band KT方法

    3.图像镶嵌

    【Seamless Mosaic】
    ①设置忽略值为0
    ②加载数据
    ③匀色处理
    ④连接线&羽化
    ⑤输出结果

    4.图像裁剪

    【Subset Data From ROI】

    展开全文
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影像预处理流程