envi图像增强

原创于 2025-11-01 19:37:47 发布 · 895 阅读

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色彩空间变换

ENVI支持将三波段红、绿、蓝图像变换到一个特定的彩色空间，并且能从所选彩色空间变换回RGB。两次变换之间，通过对比度拉伸，可以生成一个色彩增强的彩色合成图像。ENVI支持的彩色空间包括“也度、饱和度、颜色亮度值(HSV)”，“色度、亮度、饱和度(HL.S)”和HSV (USGS Munsell)。其中，色度代表像元的颜色，取值范围为0~360；饱和度代表颜色的纯度，取值范围为0~1；颜色亮度值表示颜色的亮度，取值范围为0~1；亮度表示整个图形的明亮成都，取值范围是0~1。

其中，HSV (USGS Munsell) 彩色系统被土壤科学家和地质学家用于描述土壤和岩石的颜色特征。这套彩色系统已经被美国地质勘测部门作了修订，以描绘数字图像的颜色。USGS Munsell 变换将 RGB 坐标变换成色彩坐标（色调、饱和度和颜色亮度值）。色度变化范围为0~360，这里0和360 代表蓝，120代表绿，240代表红；饱和度变化范围为0~208，值越高代表颜色越纯；颜色亮度值的变化范围大致为0~512，较高的值代表较亮的颜色。

色彩拉伸

ENVI提供去相关拉伸、Photographic 拉伸和饱和度拉伸。

1.去相关拉伸

去相关拉伸处理可以消除多光谱数据中个波段间的高度相关性，从而生成一幅色彩亮丽的彩色合成图像。它首先是对图像进行主成分分析，并对主成分图像进行对比度拉伸处理，然后再进行主成分逆变换，将图像恢复到RGB彩色空间，达到图像增强目的。

2.Photographic

Photographic 拉伸可以对一幅真彩色输人图像进行增强，从而生成一幅与目视效果良好吻合的 RGB图像。其结果与现实彩色照片类似。这种拉伸方法对真彩色输入图像的波段进行非线性缩放，然后将它们叠加。

3.饱和度拉伸

饱和度拉伸是对输人的3个波段图像进行彩色增强，生成具有较高颜色饱和度的波段。输入的数据由红、绿、蓝(RGB) 空间变换为色度、饱和度和颜色亮度值(HSV)空间。对饱和度波段进行了高斯拉伸，从而使数据分布到整个饱和度范围。然后逆变换回RGB空间，完成增强处理。

NDVI计算

归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index, NDVI) 计算可以将多光谱数据变换成一个单独的图像波段，用于显示植被分布。较高的NDVI值预示着包含较多的绿色植被。标准算法如下：

NDVI值的范围为一1~+1.ENVI已经为AVHRR、Landsat MSS、Landsat TM、SPOT和AVIRIS 数据预设置了相应波段，对于其他数据类型，可以自己指定波段来计算 NDVI值。

缨帽变换

使用 Tassled Cap 变换可以对 Landsat MSS、L.andsat 5 TM 或 Landsat 7 ETM数据进行变换。对于 Landsat MSS数据，缨帕变换对原始数据进行正交变换，把它们变换到一个四维空间中，包括土壤亮度指数 SBI、“绿度”植被指数 GVI、“黄度”指数YVI，以及与大气影响密切相关的 non-such 指数 NSI（主要为噪声）。对于 Landsat 5TM数据，缨帽变换结果由三个因子组成—一亮度、绿度与第三分量(Third)。其中，亮度和绿度相当于 MSS 缕帽中的 SBI和 GVI，第三分量与土壤特征及湿度有关。对于Landsat 7 ETM数据，缨帽变换生成六个输出波段，包括亮度、绿度、湿度、第四分量（噪声）、第五分量、第六分量，这种类型的变换对定标后的反射率数据的效果要比灰度值数据更好。

傅里叶变换

傅里叶变换是将图像从空间域转换到频率域，首先，把图像波段转换成一系列不同频率的二维正弦波傅里叶图像；然后，在频率域内对傅里叶图像进行滤波、掩膜等各种操作，减少或者消除部分高频或者低频成分；最后，把频率域的傅里叶图像变换为空间域图像。傅里叶变换主要是用于消除周期性噪声，还可以消除由于传感器异常引起的规律性错误。

快速傅里叶变换

应用傅里叶变换的第一步是把图像波段转换成一系列不同频率的二维正弦波傅里叶图像。这个过程由快速傅里叶变换(FFT)来完成，具体操作如下：

(1)打开一个TM图像。

(2) 在主菜单中，选择 Filters--FFT Filtering-→Forward FFT。在Forward FFT Input File 对话框中，选择输入图像文件。 (3)在Forward FFT Parameters 对话框中，选择输出路径及文件名。

在可用波段列表中，选择一个FFT 图形显示在 Display 中。从图上看，中间很亮的部分集中了图像的低频信息；外围较暗的部分集中了图形的高频信息；图中外边框两个较明显的小白条是周期性条带噪声，方向与空间域中图像垂直。

定义FFT滤波器

在快速傅里叶变换得到的结果上，可以定义一些滤波器进行频率域的增强处理，过程如下： (1)在Display窗口中显示一幅 FFT 图像。 (2) 在主菜单中，选择 Filters--FFT Filtering-Filter Definition。在Filter Defini-tion 选择对话框中，选择当前显示FFT图像的 Display 窗口；另外的“No Display”选项指出该滤波器不与某个特定显示图像相关，并且需要在“Samples”和“Lines”文本框中键入滤波器的尺寸大小，单击 OK 按钮。

(3)在Filter Definition 对话框中（图5.16)，选择 Filter_Type+滤波器类型。选择不同的滤波器类型需要设置的参数不一样，如果选择自定义滤波器(User Defined)，还需要借助注记工具。下面对各种滤波作一个介绍：

Circular Pass和Circular Cut

Circular Pass 为低通滤波器，Circular Cut 为高通滤波器，需要在“Radius”文本框中以像元为单位输入滤波半径。“Number of Border Pixels”参数用于细化滤波器（平滑滤波器的边缘），0值代表没有平滑。

Band Pass和Band Cut

对于“Band Pass”或“Band Cut”滤波器，在“Inner Radius”和“Outer Radius”文本框中，以像元为单位键入所需值，构成一个圆环，Band Pass 滤波器保留圆环以外的能量谱(FFT 图像)，Band Cut 保留圆环以内的能量谱。“Number of Border Pixels”参数用于细化滤波器（平滑滤波器的边缘），0值代表没有平滑。

User Defined Pass和User Defined Cut

“User Defined Pass”和“User Defined Cut”滤波器，可以将 ENVI中的形状注记导入滤波器。

反向FFT变换

ENVI反向FFT 变换程序包含两步操作，先应用FFT 滤波，然后将 FFT 图像反变换回空间域数据。

几种滤波效果图：

波段组合

通常，在Display窗口中显示的彩色图像是 RGB 假彩色合成图像。根据不同的用途选择不同波长范围内的波段作为RGB分量合成 RGB 彩色图像，如经常用到的自然彩色图像、标准假彩色图像、模拟真彩色图像等。

RGB合成显示

ENVI的RGB合成彩色图像显示过程是在可用波段列表(Available Bands List)中完成的。

不同的波段合成显示可以增强不同地物，表是在长期实践中总结得出的Landsat TM 不同波段合成对地物增强的效果。其他传感器的波段合成效果可以根据波段中心波长对应的Landsat TM波段来合成。

RGB	类型	特点
321	真假彩色图像	用于各种地类识别。图像平淡、色调灰暗、彩色不饱和、信息量相对减少
432	标准假彩色图像	地物图像丰富、鲜明、层次好，用于植被分类、水体识别。植被显示红色
743	模拟真彩色图像	用于居民地、水体识别
754	非标准假彩色图像	画面偏蓝色，用于特殊的地质构造调查
541	非标准假彩色图像	植物类型较丰富，用于研究植物分类
453	非标准假彩色图像	都会比较清楚；@强调显示水体，特别是水体边界很清晰，有益于区分河渠与道路；③由于采用的都是红波段或红外波段，对其他地物的清晰显示不够，但对海岸及其滩涂的调查比较适合；④具备标准假彩色图像的某些点，但色彩不会很饱和，图像看上去不够明亮；⑤水浇地与旱地的区分容易。居民地的外围边界虽不十分清晰，但内部的街区结构特征清楚；⑥植物会有较好的显示，但是植物类型的细分会有困难
345	非标准接近于真色的假彩色图像	水系、居民点及街道和公园水体、林地的图像判读是比较有利的