遙感數字圖像處理與分析：ENVI 5.x實驗教程(第2版)（簡體書）

本書在前一版的基礎上，基於ENVI 5.4對全書進行了修訂，增加了一些新內容，以突出實用性。本版仍分為基礎篇和增強篇。基礎篇內容包括導論、ENVI窗口組成、圖像預處理、圖像增強、圖像分類、圖像變化檢測、高分辨率遙感圖像分割、遙感製圖與三維可視化；增強篇內容包括高光譜分析技術、雷達圖像處理、地形特徵提取、多特徵信息提取與分析。全書重點介紹了遙感數字圖像處理中常用的基本功能和部分增強功能，針對遙感專題提取建模做了較為詳細的實例說明，注重基本能力與專題應用能力的共同提高。本書可作為遙感科學與技術、地理信息科學、測繪工程、城鄉規劃、地理學等專業本科生遙感課程的實驗教材，也可供地圖學與地理信息系統、攝影測量與遙感等專業的研究生及相關技術人員參考。

楊樹文, 蘭州交通大學測繪與地理信息學院教授，長期從事測繪與地理信息系統的教材與研究工作，發表論文多篇，出版教材1部。

前 言
ENVI（The Environment for Visualizing Images）是目前遙感領域應用最為廣泛的遙感影像處理專業軟件之一。ENVI功能齊全，包括常規處理、幾何校正、輻射定標、多光譜分析、高光譜分析、雷達分析、地形地貌分析、矢量應用、神經網絡分析、區域分析、GPS連接、正射影像圖生成、三維圖像生成、可供二次開發調用的函數庫、製圖、數據輸入/輸出等。ENVI 5.4繼承了前幾版的界面風格，對功能結構進行了調整，對操作界面進行了優化，並新增了一些圖像處理操作，從而更為強大和完善。
本書第1版於 2015年6月出版，在3年多的使用過程中，受到了廣大用戶的歡迎和好評，同時用戶也對教材中存在的問題和缺陷進行了指正，筆者代表編委會表示衷心的感謝！為此，在前期使用的基礎上，通過廣泛收集建議和意見，編委員會對部分內容進行了修改和調整。修改和調整的內容主要包括：（1）全書基於ENVI 5.4重新進行了修訂；（2）新增了圖像變化檢測的內容；（3）增加了部分圖像增強處理的內容；（4）增加了氣溶膠反演與分析、地表溫度反演與分析等專題內容；（5）對第1版中存在的錯誤和紕漏進行了修訂。
新版分為基礎篇和增強篇，共12章。基礎篇包括第1章至第8章，第1章介紹遙感數字圖像處理與分析的基本概念、研究內容及ENVI 5.x的功能與特色；第2章介紹ENVI軟件的基本設置和基礎知識；第3章介紹ENVI圖像預處理的主要操作，包括圖像輻射定標、大氣校正、幾何校正、圖像裁剪、圖像鑲嵌、彩色合成和圖像融合，增加了矢量數據處理等內容；第4章介紹圖像增強處理，包括圖像變換、濾波增強和紋理分析等，新增了直方圖均衡化和直方圖規定化等內容；第5章介紹圖像分類，包括非監督分類、監督分類（最大似然法分類、最小距分類、神經網絡分類和支持向量機分類）、決策樹分類、分類後處理及精度評價方法等；第6章新增了圖像變化檢測的內容，對圖像直接比較法和分類後比較法進行了詳細介紹；第7和第8章仍然介紹圖像分割和遙感製圖與三維可視化操作。增強篇包括第9章至第12章，第9章介紹高光譜分析技術，包括波譜重採樣、圖像波譜分割等；第10章介紹雷達圖像處理技術，包括雷達圖像基本處理、地理編碼和極化處理等；第11章介紹地形特徵提取，包括地形建模、地形特徵提取、DEM自動提取等；第12章介紹多特徵信息專題建模提取與分析，詳細分析水體、植被和高分辨率影像中陰影的建模方法與具體提取實驗步驟，新增了氣溶膠反演與分析及地表溫度反演與分析等內容。
書中所有實驗數據都放在華信教育資源網（www.hxedu.com.cn）上，請讀者自網上按書名或書號找到該圖書後，直接在頁面上下載。
本書由蘭州交通大學楊樹文教授組織修訂，經編委會反復論證，形成本書的基本框架和內容。其中，第1章、第12章由楊樹文編寫，第2章由高松峰編寫，第3章由李名勇編寫，第4章由何毅編寫，第5章由羅小波編寫，第6章由蔡玉林編寫，第7章和第8章由李雪梅編寫，第9章由詹雲軍編寫，第10章由董玉森編寫，第11章由韓惠編寫。全書由楊樹文主持編寫和統稿、校對。此外，蘭州交通大學的臧麗日、高麗雅、申順發、宋郃、劉燕、薛理、馬吉晶、閆如柳、賈鑫和牛麗峰等研究生對各章節的文稿和實驗進行了反復檢查與測試，在此一併致以誠摯的謝意。
本書可作為遙感科學與技術、地理信息科學、測繪工程、工程地質遙感等專業本科生、研究生的ENVI上機實踐參考用書，也可供相關專業的科研人員參閱。
本書在編寫、修訂過程中雖然對涉及的實驗反復驗證，但由於編者水平所限，錯誤與不妥之處在所難免，懇請讀者批評指正。

編著者
2018年11月

第1章 導論 1
1.1 遙感數字圖像處理與分析 1
1.1.1 基本概念 1
1.1.2 遙感數字圖像處理的主要內容 1
1.1.3 遙感圖像理解與分析 2
1.1.4 遙感數字圖像處理技術與發展 3
1.2 ENVI 5.x概述 3
1.2.1 ENVI軟件特色 3
1.2.2 ENVI 5.x新增功能 4
第2章 ENVI窗口組成 6
2.1 主菜單 6
2.1.1 文件 6
2.1.2 調整圖層順序 13
2.1.3 顯示 13
2.1.4 視圖 16
2.1.5 幫助 17
2.2 工具欄 17
2.3 圖層管理 17
2.4 基礎工具 17
2.4.1 圖層疊加 17
2.4.2 圖像大小調整 19
2.4.3 感興趣區定義 20
2.4.4 掩膜 22
2.4.5 直方圖匹配 23
2.4.6 波段運算 23
第3章 圖像預處理 26
3.1 自定義坐標系 26
3.1.1 地圖投影的基本參數 27
3.1.2 ENVI中的自定義坐標系 27
3.2 圖像校正 30
3.2.1 輻射定標 30
3.2.2 大氣校正 33
3.2.3 幾何校正 38
3.3 圖像融合 52
3.3.1 RGB圖像的融合 53
3.3.2 多光譜圖像的融合 54
3.4 圖像鑲嵌 55
3.4.1 基於像元的圖像拼接 55
3.4.2 無縫拼接 57
3.5 圖像裁剪 58
3.5.1 規則分幅裁剪 58
3.5.2 不規則分幅裁剪 60
3.6 圖像合成 61
3.6.1 偽彩色合成 61
3.6.2 彩色合成 61
3.7 矢量數據處理 63
3.7.1 新建矢量數據 63
3.7.2 編輯矢量數據 64
3.7.3 數據格式轉換 65
第4章 圖像增強 67
4.1 圖像變換 67
4.1.1 拉伸 67
4.1.2 色彩空間變換與拉伸 68
4.1.3 色彩拉伸 70
4.1.4 交互式直方圖拉伸 73
4.1.5 直方圖均衡化 74
4.1.6 直方圖規定化 75
4.1.7 主成分分析 76
4.1.8 纓帽變換 77
4.2 濾波增強 78
4.2.1 卷積增強 78
4.2.2 形態學濾波 80
4.2.3 自適應濾波 81
4.2.4 傅裡葉變換 83
4.3 紋理分析 87
4.3.1 基於概率統計的濾波 87
4.3.2 基於二階概率統計的濾波 87
第5章 圖像分類 89
5.1 遙感圖像分類簡介 89
5.2 非監督分類 90
5.2.1 ISODATA分類 90
5.2.2 K-Means分類 91
5.2.3 類別定義與子類合併 92
5.3 監督分類 95
5.3.1 選取訓練樣本 95
5.3.2 執行監督分類 97
5.4 決策樹分類 103
5.4.1 定義分類規則 103
5.4.2 構建決策樹 105
5.4.3 執行決策樹 106
5.5 分類後處理 107
5.5.1 聚類統計 107
5.5.2 過濾分析 108
5.5.3 Majority/Minority分析 109
5.5.4 分類統計 109
5.5.5 分類結果轉矢量 110
5.6 精度評價 111
5.6.1 分類結果疊加 111
5.6.2 混淆矩陣 112
第6章 圖像變化檢測 115
6.1 圖像直接比較法 115
6.1.1 圖像直接比較法的步驟 115
6.1.2 圖像直接比較法流程化工具 117
6.2 分類後比較法 120
6.2.1 分類後比較法的步驟 120
6.2.2 分類後比較法流程化工具 122
第7章 高分辨率遙感圖像分割 125
7.1 基於規則的房屋信息提取 125
7.2 基於樣本的農田信息提取 129
7.3 基於規則的道路信息提取 133
第8章 遙感製圖與三維可視化 138
8.1 遙感製圖 138
8.1.1 快速製圖 138
8.1.2 自定義製圖元素 140
8.2 三維可視化 142
8.2.1 生成三維效果 142
8.2.2 三維場景窗口 143
第9章 高光譜分析技術 145
9.1 標準波譜庫 145
9.2 創建波譜庫 149
9.3 交互瀏覽波譜庫 152
9.4 波譜重採樣 154
9.5 圖像波譜分割 155
9.6 波譜立方體 156
第10章 雷達圖像處理 158
10.1 雷達圖像的基本處理 158
10.1.1 數據讀取 159
10.1.2 圖像增強 159
10.1.3 圖像濾波 160
10.2 雷達圖像的地理編碼 161
10.3 SIR-C極化雷達數據處理 162
10.3.1 數據多視處理 163
10.3.2 標準極化合成 163
10.3.3 非標準極化合成 165
10.3.4 SIR-C地理編碼 165
第11章 地形特徵提取 167
11.1 地形建模 168
11.1.1 地形菜單 168
11.1.2 地形建模 169
11.1.3 三維地形可視化 170
11.2 地形特徵提取 172
11.3 立體像對DEM自動提取 173
11.3.1 DEM自動提取操作步驟 174
11.3.2 編輯DEM 180
11.3.3 立體3D量測工具 181
11.3.4 核線圖像3D光標工具 182
11.4 等值線插值生成DEM 183
11.4.1 矢量等高線插值DEM 183
11.4.2 高程點文件插值DEM 186
第12章 多特徵信息提取與分析 188
12.1 水體提取建模與分析 188
12.1.1 TM影像水體特徵及水體提取模型 188
12.1.2 基於TM影像的水體提取實驗 190
12.1.3 水體提取後處理 192
12.1.4 水體提取結果對比分析 194
12.2 植被提取建模與分析 195
12.2.1 典型的植被提取模型 195
12.2.2 基於TM影像的植被提取實驗 196
12.2.3 植被覆蓋度的估算 198
12.3 高分辨率影像陰影提取建模與分析 210
12.3.1 QuickBird影像陰影特徵及檢測模型 210
12.3.2 基於QuickBird的陰影檢測實驗 211
12.3.3 陰影提取後處理 213
12.4 氣溶膠反演 215
12.4.1 反射率與發射率文件處理 215
12.4.2 角度數據處理 219
12.4.3 氣溶膠反演 222
12.4.4 反演結果處理 223
12.5 地表溫度反演 224
12.5.1 城市熱島效應的反演計算 224
12.5.2 基於大氣校正的地表溫度反演計算流程 225
參考文獻 231