ENVI扩展工具：完全约束最小二乘法混合像元分解【更新】

ENVI中提供了功能强大的光谱分析方法，比如SMACC端元提取技术、波谱归一化处理、MNF变换的噪声分析、像元纯度分析、N维散度分析等功能，还具有二进制编码、波谱角分类、线性波段预测（LS-Fit）、线性波谱分离、光谱信息散度、匹配滤波、混合调谐匹配滤波（MTMF）、包络线去除、光谱特征拟合、多范围光谱特征拟合等高光谱分析方法。
其中，线性波谱分离即线性混合像元分解（Linear Spectral Unmixing），此工具只能进行一个约束条件，即分解丰度图结果的和，一般情况下设为1。但是得到的丰度图经常会出现负值的情况，这是不合理的。
理论上来讲，一个像元内每种端元的丰度图DN值范围在0~1之间，并且和为1。这是两个约束条件，因此可以利用完全约束最小二乘法进行混合像元分解，即扩展工具采用的算法。扩展工具采用均方根误差（Root Mean Square Error，RMSE）对端元提取和混合像元分解结果进行精度评价，会保存为输出结果的最后一个波段，波段名为RMS Error。
本扩展工具的功能和技术亮点如下：

• 采用了ENVI分块技术，对于输入文件的大小没有限制；
• 采用ENVI自带的端元光谱收集面板（Endmember Collection），操作便捷；
• 在每一次循环时，对分块数据进行混合像元分解和RMS的计算，效率最优；
• 对于所有波段值全为0的像元不进行分解和计算RMS，保持为0，起到掩膜的效果；

注：采用的分块顺序为BIL，这样便能一次性获取一行内所有波段的值，因此结果的默认存储顺序同样为BIL。如果想修改，可以使用Convert Interleave工具。

2014年4月9日：更新使用ENVI自带的端元光谱收集面板（Endmember Collection），导入端元波谱的途径更多，比如ROI/EVF、ASCII、波谱库等。
工具安装

下载地址：http://vdisk.weibo.com/s/zrSeGYf9hpYcY
百度云盘：http://pan.baidu.com/s/1c0pGUvI
将下载得到的fcls_spectral_unmixing.sav文件拷贝到如下路径，重启ENVI即可。

• ENVI 4.x — x:\program files\itt\idl\idl80\products\envi48\save_add

• ENVI Classic — x:\program files\exelis\enviXX\classic\save_add

• ENVI 5.x — x:\program files\exelis\enviXX\extensions

工具菜单：

• ENVI 4.x & ENVI Classic：Spectral > Mapping Methods > FCLS Spectral Unmixing

• ENVI 5.x：Toolbox /Extensions/ FCLS Spectral Unmixing

使用说明
工具使用了ENVI自带的端元收集组件（Endmember Collection），可以从多种途径输入端元波谱，例如ROI、波谱库、ASCII文件等。
下面介绍扩展工具的操作步骤：
1) 打开输入文件，准备端元波谱；
2) 打开工具，弹出选择输入文件的对话框，选择后点击OK；
3) 然后进入Endmember Collection界面，可以通过ASCII、波谱库、ROI等导入端元波谱；
4) 以波谱库为例，选择Import > from Spectral Library file，在弹出的对话框中选择.sli文件。如果ENVI中没有打开，可以在同一界面的Open > Select Spectral Library菜单打开；
5) 选择波谱库文件后，在主界面会自动将端元信息显示在表格内，如下图所示。
6) 此时可以点击Apply按钮，在弹出的对话框选择输出路径，点击OK执行混合像元分解。
同样可以选择Select ALL，然后Plot进行端元波谱的绘制，如下图所示。
图：工具主界面（表格内显示端元信息）


图：端元波谱曲线，左为ENVI Classic，右为ENVI 5.x
图：混合像元分解时的进度条

图：输入图像，左为标准假彩色，右为真彩色

图：混合像元分解结果

文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0101dnjz.html