【ENVI入门系列】05.图像正射校正
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2016-06-26
目录
图像正射校正
1. 概述
2. 详细操作步骤
2.1 ENVI 5.x正射校正
第一步：打开数据
第二步：选择控制点/设置参数
2.2 ENVI Classic正射校正
第一步：打开数据
第二步：选择控制点
第三步：执行正射校正
1. 概述
ENVI目前支持的正射校正包括两种模型：严格轨道模型（Pushbroom Sensor）和RPC有理多项式系数（Rational Polynomial Coefficient），如表1.1所示。包括ALOS/PRISM、ASTER、IKONOS、OrbView-3、QuickBird、SPOT1-5、CARTOSAT-1（P5）、FORMOSAT-2、worldview-1、GeoEye-1、KOMPSAT-2等校正模型。
表1.1 传感器模型
ENVI还可以根据地面控制点（GCP）或者外方位元素（XS, YS, ZS, Omega, Phi, and Kappa）建立RPC文件，校正一般的推扫式卫星传感器、框幅式航空相片和数码航空相片。当获得的卫星数据提供的是轨道参数，诸如ALOS PRISM and AVINIR, ASTER, CARTOSAT-1,IKONOS, IRS-C, MOMS, QuickBird, WorldView-1等，也可以利用这个功能来生成RPC文件做正射校正。
本例中用到的数据情况如下：
表1.2 练习数据说明
2. 详细操作步骤
下面以Quickbird影像为数据源学习卫星影像的正射校正过程。分别在ENVI5.x和ENVI Classic下操作。
2.1 ENVI 5.x正射校正
当我们在进行正射校正时，如果没有控制点或控制点需要手动输入时，可以采用ENVI 5.x进行操作。用到的工具为流程化工具/Geometric Correction/Orthorectification/RPC Orthorectification Workflow。
第一步：打开数据
1. 在ENVI 5.x中选择菜单File > Open As > QuickBird，在弹出的对话框中选择文件"...\数据\QuickBird\005606990010_01_P008_MUL\05JUL11182931-M1BS-005606990010_01_P008.TIL"；
图：数据打开，查看RPC信息
2. 打开Data Manager（如上图所示），可以看到ENVI自动识别QB数据的RPC信息。
3. 打开DEM数据"...\数据\QuickBird\phoenix_DEM_subset.tif"；
4. 在Toolbox中，打开/Geometric Correction/Orthorectification/RPC Orthorectification Workflow；
5. 在弹出的File Selection对话框中，Input File选择输入文件，DEM File选择DEM数据，如下图所示，点击Next进入下一步；
- 注：在ENVI5.1及之后版本，会自动使用ENVI自带的全球900米的DEM数据（GMTED2010.jp2），数据介绍可以参考博文：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0101cbwj.html
第二步：选择控制点/设置参数
1. 由于本次操作没有进行GCPs的输入，可以直接选择Advanced选项卡，设置输出像元大小、重采样方法等参数，如下图所示；建议启用Geoid Correction设置项，可以在很大程度上提高RPC模型的水平和垂直精度。PRC正射校正流程化工具使用Earth Gravitational Model (EGM) 1996来进行大地水准面校正，自动确定偏移量。
- 注：如果有实测GCPs，可以切换到GCPs选项卡，在工具栏选中图标，在图像中添加实测GCP同名点，然后在右侧表格中输入如下信息，然后继续添加GCP即可。
- Map X：经度 Map Y：纬度 Height：高度
2. 参数和控制点设置完成后，可以点击流程化工具左下角的"Preview"进行结果预览，如图所示；
图：控制点输入与参数设置页面
3. 最后切换到Export选项卡，设置输出文件路径，点击Finish即可。
图：预览正射校正结果
2.2 ENVI Classic正射校正
当我们的GCPs是从标准图像或矢量中获取时，建议使用ENVI Classic进行正射校正。下面我们以同样的例子数据介绍ENVI Classic正射校正的详细步骤。
第一步：打开数据
1. 开始>程序>ENVI5.1 >Tools>ENVI Classic;
2. 打开待校正Quickbird数据。选择File > Open External File > Quickbird > GeoTIFF，选择
"\数据\QuickBird\005606990010_01_P008_MUL\05JUL11182931-M1BS-005606990010_01_P008.TIF"；
3. 打开参考数据。菜单File > Open Image File，选择文件"\数据\QuickBird\BaseImage.dat"；
4. 打开DEM数据。菜单File > Open，选择文件"\数据\QuickBird\phoenix_DEM_subset.tif"；打开后的波段列表如下图所示。
图：打开的波段列表
5. 将参考数据与DEM文件进行绑定，方便后续控制点高程的导入。在标准文件BaseImage.dat文件名上点击右键，选择Edit Header…，在弹出的对话框中选择Edit Attributes > Associate DEM File…（如下图所示），选择"phoenix_DEM_subset.tif"即可，点击OK。绑定后将DEM显示在三视窗内，双击鼠标取值可以同时看到DN值和DEM值；
图：绑定DEM方法（左），绑定后效果（右）
第二步：选择控制点
6. 将待校正和参考数据均显示在三视窗内，本例中参考数据窗口为Display #1，待校正数据窗口为Display #2。然后选择菜单Map > Orthorectification > QuickBird > Orthorectify Quickbird with Ground Control，在弹出的对话框内选择待校正文件对应的窗口编号（本例为Display #2），自动弹出控制点选择面板Ground Control Points Selection；
7. 在Ground Control Points Selection面板中，单击Change Proj...按钮，修改控制点坐标系与参考数据的坐标系一致；
图：修改地面控制点坐标信息
8. 在待校正和参考数据的窗口内选择同名点（如下图），然后在参考数据窗口右键选择Pixel Locator菜单，点击Export按钮（如下图所示），将参考数据上的控制点信息自动输出到Ground Control Points Selection面板，点击Add Point按钮添加控制点；
- 注：由于待校正图像已经读取了RPC文件，有了粗略的地理位置。可以使用地理链接Geographic Link工具辅助寻找"同名点"。在显示参考数据的Display中右键选择Geographic Link，在Geographic Link面板上将显示参考数据和待校正数据的Display设置为On。大致定位后，设成Off取消地理链接，再精确定位。
图：控制点选取界面
图：使用Export导入控制点信息
9. 重复步骤（8），选择一系列同名控制点，控制点的分布尽量均匀。RMS Error控制在1~2个像元大小左右（与输入文件的分辨率有关，分辨率越高，RMSE可相对要求低些）；
图：控制点的RMS Error
第三步：执行正射校正
- 在Ground Control Points Selection面板，选择Options > Orthorectify File…；在弹出对话框中选择待校正文件，点击OK；
- 在弹出的Orthorectification Parameters对话框中设置正射校正参数。如下图所示，左侧设置输入文件和DEM重采样方法、背景值等参数，在左侧下边设置输出路径；右侧设置输出投影坐标系和像元大小等参数。输出的投影坐标系可以与参考数据（或者控制点坐标系）不一致。
- 设置完成后，点击OK执行正射校正。 注：如果修改输出的X/Y Pixel Size，需要在修改后按Enter键，ENVI会自动重新计算输出文件的行列数，否则会导致输出结果错误。
图：设置正射校正参数
在ENVI5.x新界面中打开校正后的结果与参考数据进行对比，如下图所示，在山区校正了地形产生的几何畸变。
图：校正结果的对比（窗口中间为参考数据），上图-校正前，下图-校正后
补充：
本例中使用了参考数据作为控制点源，如果不使用控制点，可以使用菜单Map > Orthorectification > QuickBird > Orthorectify Quickbird进行正射校正。
另外，可以使用矢量文件作为控制点源，如下图所示，右键选择Export Map Location。
图：从矢量中获取控制点
教程下载：http://pan.baidu.com/s/1sjGz3hr
视频下载：http://pan.baidu.com/s/1qWNnjRY
数据下载：http://pan.baidu.com/s/1gd1QLtL
文章来源：http://blog.sina.com.cn/s/blog_764b1e9d0102v1k7.html
