3.8.2 Контрольные вопросы

1.Как построить перспективное изображение, чтобы направление луча визирования было бы ориентировано по азимуту 272 градуса? для чего служат опции AGL и ASL?

2.Какова высота точки наблюдателя?

3.Чем управляет параметр Ambience?

4.Сколько каналов (bands) содержит файл xdrape.img?

Требования к содержанию и оформлению отчета

Отчет должен быть продемонстрирован на бумажном носителе,

содержащем титульный лист, цель работы, задание работы, краткие теоретические сведения, практическую часть (описание проделанных упражнений с графическими иллюстрацмиями процесса выполнения), выводы по проделанной работе.

Критерии результативности выполнения работы

Результаты лабораторной работы считаются удовлетворительными если студенты:

1.Выполнили практическую часть лабораторной работы и в соответствии с заданием представили отчет, соответствующий требованиям;

2.Приобрели навыки работы с основными функциями Erdas Imagine и отображения векторных и растровых данных с помощью Viewer.

3.Ответили на все контрольные вопросы.

32

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2. УЛУЧШАЮЩИЕ ПРЕОБРАЗОВАНИЯ. ИМПОРТ, КАТАЛОГ И ГЕОМЕТРИЧЕСКАЯ КОРРЕКЦИЯ ИЗОБРАЖЕНИЙ В ПРОГРАММНОМ ПРОДУКТЕ ERDAS IMAGINE.

1 ЦЕЛЬ РАБОТЫ

Целью работы является:

∙ознакомление студентов с основными возможностями улучшающих преобразований в Erdas Imagine;

∙привитие студентам навыков импорта и геометрической коррекцией изображений в Erdas Imagine;

∙получение практических навыков работы с каталогом космических снимков в Erdas Imagine.

Задачей работы является:

∙освоение инструментов Erdas Imagine, позволяющих осуществлять улучшающие преобразования и хранение изображений в каталоге;

∙закрепление изученного теоретического материала по импорту и геометрической коррекцией изображений в Erdas Imagine.

2 ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ Улучшение изображения, или улучшение качества изображения

- процедура, имеющая целью повысить дешифрируемость снимка (например, усиление контрастов), подготовить его к использованию в качестве растровой подложки в ГИС.

Улучшающие преобразования включает:

∙радиометрическое разрешение;

∙радиометрическая коррекция;

∙контраст изображения;

∙пространственные улучшающие преобразования. Радиометрическое разрешение - это количество уровней

яркости, регистрируемых сенсором (рис 2.1).

33

Рис.2.1

Радиометрическое разрешение определяется числом битов, на которые разбивается записываемая сенсором энергия (рис 2.2).

Радиометрическая коррекция заключается в устранение дефектов ДДЗ:

∙выравнивание гистограмм;

∙сопоставление гистограмм;

∙негатив;

∙удаление дымки;

∙удаление шума;

∙устранение «полосатости».

Рис.2.2

Гистограмма - графическое изображение частоты или распределения данных.

Ось Х – интервал возможных значений. Ось У – число пикселов (рис 2.3).

34

Рис.2.3

Управление контрастом изображения включает:

∙редактирование гистограммы изображения;

∙выравнивание гистограммы;

∙приведение к нормальному распределению;

∙пересчёт по линейному закону;

∙использование стандартного отклонения;

∙растяжка гистограммы и др.

Пространственная частота – это частота появления пиксела с определёнными характеристиками на некотором участке изображения.

Пространственные улучшающие преобразования включают:

∙фильтрацию со свёрткой;

∙замену выпадающих строк (замена значений выпавшей строки по значениям строк, расположенных ниже и выше);

∙устранение полосатости;

∙повышение пространственного разрешения (Слияние изображений с разным разрешением) (рис 2.4).

35

Рис.2.3

Общая схема компьютерной обработки данных дистанционного зондирования:

∙импорт;

∙радиометрическая и/или атмосферная коррекция;

∙геометрическая коррекция;

∙классификация или дешифрирование;

∙анализ результатов дешифрирования;

∙презентация результатов.

Задачи импорта изображений с помощью Erdas Imagine:

∙возможность использования специфических форматов данных;

∙интеграция различных форматов ГИС;

∙стандартизация процесса обработки ДДЗ;

∙приведение частных форматов к единому стандарту. Радиометрическая коррекция включает:

∙тематические и статистические фильтры;

∙повышение пространственного разрешения данных;

∙подавление шумов и атмосферной дымки;

36

∙преобразования спектра (м-д главных компонент, tasseled cap и др.);

∙преобразования яркости и контраста изображений;

∙преобразование в естественные цвета.

Имена фйалов

Визуальный запрос Архивация

Рис.2.4

Атмосферная коррекция включает:

∙устранение дымки - получение чёткого и контрастного изображения из снимка, осложнённого облаками и атмосферной дымкой;

∙атмосферная и топографическая коррекция – получение значений истинной яркости пикселов, в том числе и на

горных участках, где возможно преодоление осложнений, связанных с затенением склонов.

Каталог изображений служит для хранения информации о космических снимках, хранящихся как в одном, так и в разных местах на жестком диске (рис 2.4).

37

3 МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.1 Упражнение 1. Управление контрастностью изображения (Histogram Contrast)

Цель упражнения: избирательно усилить контрастность изображения для урбанизированных территорий, выделяющихся на снимке светлым тоном.

Задание 1 Отобразить два снимка с различными комбинациями спектральных каналов (шаги 1-2)

Задание 2 Изменить простой контраст (simple contrast) изображения (шаг 3)

Задание 3 Использовать General Contrast Tools (Общее управление контрастностью) (шаги 4-7)

Входные данные: космический снимок Landsat TM - Lanier.img Выходные данные: измененное изображение, с подчеркнутыми светлыми участками

Инструменты: Change Band Combinations (Изменение комбинации отображаемых каналов), Simple Contrast (Простое преобразование контраста), Histogram Tools (Инструменты для работы с гистограммами), Look Up Table (Таблица перекодировки)

3.1.1 Содержание упражнения

1.Откройте два Вьюера. В каждый из них загрузите изображение Lanier.img, вписав его в окно Вьюера (Fit to Frame). Это позволит вам сравнить изображения до и после преобразований контраста. Снимок во Вьюере 1 используйте как пример исходного изображения.

2.В меню Вьюера 2 выберите Raster | Band Combinations

(Комбинация отображаемых каналов). Используйте маленькие стрелки справа от номеров каналов, чтобы изменить комбинацию на RGB=7,4,2. Нажмите Apply (Применить).

Ответьте на вопрос 1.

3.В меню Вьюера 2 выберите Raster | Contrast | Brightness-Contrast

(Управление яркостью и контрастностью). Перемещайте бегунок на верхней шкале для изменения яркости, а бегунок на нижней шкале - для изменения контрастности. После каждого изменения нажимайте Apply, чтобы увидеть результат.

38

Во вьюере вы видите результаты изменения и контраста и яркости одновременно. Нажмите кнопку Reset, чтобы возвратиться к первоначальному состоянию изображения. Нажмите Apply и Close, когда закончите.

4.Увеличить информативность изображения можно различными путями. Например, применив разнообразные функции преобразования контраста. В меню Вьюера выберите Raster | Contrast | General Contrast (Общее управление контрастностью).

5.В появившемся диалоге Contrast Adjust (Регулировка контрастности) по умолчанию установлен метод изменения контраста Histogram Equalization (Выравнивание гистограммы). Заметьте, что еще до применения функции к изображению во Вьюере результат этого преобразования показывается на предварительном изображении (preview). Нажмите Apply (Применить) и преобразование контраста будет применено к изображению во Вьюере.

Выравнивание гистограммы перераспределяет данные таким образом, что приблизительно одно и то же количество пикселов изображения будет попадать в каждый интервал гистограммы. Нажав кнопку Breakpoints (Точки перегиба), вы можете вызвать на экран окно гистограмм.

Ответьте на вопрос 2.

6.В меню Вьюера Raster выберите команду Undo(Отменить изменения). Все изменения, сделанные с использованием инструментов работы с растром, будут отменены.

Можете также закрыть окно гистограмм (Breakpoints Editor).

7.В диалоге Contrast Adjust (Регулировка контрастности) выберите тип преобразования Gaussian и примените его (Apply) к изображению во Вьюере.

Ответьте на вопрос 3.

Если при ответе на вопрос вы изменили тип преобразования, вновь примените Gaussian.

3.1.2Контрольные вопросы

1.Обязательно ли все зоны синтезированного изображения во Вьюере должны быть из одного файла?

39

2.Какие объекты мы подчеркнули, использован эту функцию преобразования контраста?

3.Используя инструмент управления (General Contrast Tool) и редактор точек перегиба (Breakpoint Editor) объясните, какой эффект даст использование следующих преобразований контраста:

Mm-Max Invert

Standard Deviations Linear

3.2 Упражнение 2. Resolution Merge (Слияние изображений с различным разрешением)

Цель упражнения: Слить панхроматический снимок SPOT с многозональным снимком Landsat ТМ, чтобы получить многозональное изображение с высоким пространственным

разрешением.
Задание 1	Отобразить снимки, которые в дальнейшем будут
Задание 2	слиты в одно изображение (1-2)
	Осуществить	слияние	панхроматического	и
Задание 3	многозонального снимков (3-4)
	Вывести на экран, полученный путем слияния
	выходной файл (6-7)

Входные данные: Снимки SPOT (sand_pan) и landsat ТМ (sand_tm) Выходные данные: цветное изображение с разрешением 10 м Инструменты: Resolution Merge (Слияние), Split Viewers (Разделить Вьюер на несколько частей)

3.2.1Содержание упражнения

1.На Главной Панели IMAGINE щелкните кнопку Viewer, чтобы на экране было открыто два Вьюера. В меню Главной Панели выберите Session | Tile Viewers (Расположить Вьюеры мозаикой). В первом Вьюере откройте изображение sand_рап.img, во втором sand_tm.img.

40

В результате слияния этих двух снимков мы получим изображение с разрешением снимка sand_pan.img и спектральными характеристики снимка sand_tm.img.

2.В каждом Вьюере щелкните кнопку Show Information и сравните информацию о снимках.

Ответьте на вопрос 1.

3.На Главной Панели IMAGINE щелкните кнопку Interpreter и

выберите Spatial Enhancement | Resolution Merge.

4.Выберите sand_pan.img как High Resolution Input File (Входной файл с высоким разрешением). Как многозональный входной файл

(Multispectral Input File) используйте sand_tm.img. Введите имя выходного файла (Output File) xmerge.img

В секции Method (Метод слияния) выберите Brovey Transform. В секции Resampling Technique (Алгоритм передискретизации) выберите Bilinear Intepolation (Билинейная интерполяция). В секции Output Options включите флажок Ignore Zero In Stats

(Игнорировать нулевые данные при расчете статистики).

Ответьте на вопрос 2.

5.Запустите процесс слияния снимков, нажав ОК в диалоге Resolution Merge. Следите за выполнением задания по строке состояния процесса. После окончания выполнения задания нажмите ОК.

6.Теперь можно закрыть все диалоги и Вьюеры кроме Вьюера #1. В меню Главной Панели IMAGINE выберите Session | Tile Viewers. В меню Вьюера выберите View | Split | Split. В диалоге Split Viewer (Разделить Вьюер на несколько частей) в строке Number Of Window (количества окон) введите 3.

7.Во втором Вьюере откройте изображение sand_tm.img. В третий Вьюер загрузите изображение xmerge.img.

Ответьте на вопрос 3.

3.2.2Контрольные вопросы

1.Каковы размеры ячейки (cell size) каждого из этих снимков?

2.Какая еще техника пересчета (resampling techniques) может помочь сгладить шумы?

41

3.Почему цвета на выходном изображении могут быть иными, нежели на исходном многозональном снимке?

3.3Упражнение 3. Каталог изображений (Image Catalog)

Цель упражнения: организовать каталог нескольких снимков в таблице CellArray и научиться запрашивать информацию о снимках, используя инструментарий каталога Задание 1 Создать новый каталог и сделать его каталогом по

умолчанию (шаги 1-2)

Задание 2 Добавить изображения в каталог (шаги 3-5)

Задание 3 Осуществить запросы о файлах снимков через графическое окно Каталога (шаги 6-7)

Задание 4 Осуществить запросы о файлах снимков через таблицу Каталога (шаги 8-12)

Задание 5 Отобразить выбранные изображения и информацию о них (шаги 13-14)

Входные данные: набор учебных данных

Выходные данные: список файлов в каталоге (Catalog File list) Инструменты: Image Catalog, Preferences

3.3.1 Содержание упражнения

1.На Главной Панели IMAGINE нажмите кнопку Catalog. В меню File каталога выберите пункт New Catalog. Выберите директорию $НОМЕ и введите имя нового каталога xcat.ict . Нажмите ОК.

2.В меню Главной Панели IMAGINE выберите Session | Preferences. В списке Category (Категория) выберите Image Catalog. В строке Default Catalog (Каталог по умолчанию) введите имя нового файла xcat.ict Если вы хотите изменить цвет суши (Land Color) и морей (Water Color) на карте каталога, то можете сделать это, используя соответствующие кнопки. После окончания настройки параметров нажмите кнопку User Save (Сохранить для пользователя). Закройте Preference Editor.

3.В меню Edit каталога выберите Catalog Image (Внести снимок в каталог). Выберите любой снимок из вашей рабочей директории и нажмите Add All (Добавить все). Это самый быстрый способ добавления в каталог всех файлов из директории. Когда процесс будет

42

завершен, нажмите Close.

4.Измените положение и размер Таблицы Каталога (Catalog CellArray) так, чтобы она занимала верхнюю треть экрана и простиралась во всю ширину экрана.

5.На панели инструментов Каталога щелкните кнопку Visual Query Graphical Viewer (Графическое окно Каталога). Появившееся окно содержит карту мира. Измените размер и положение этого окна, чтобы оно заняло нижние 2/3 части экрана.

6.В меню Графического окна Каталога выберите View | Query Within Current Extents (запрос внутри указанного экстента-прямоугольника). Обрисуйте прямоугольник выбора, удерживая левую кнопку мыши. Выбранные снимки будут выделены желтым цветом в таблице CellArray.

Ответьте на вопрос 1.

Отмените выборку файлов, используя команду Select None (Ничего не выбрано) контекстного меню таблицы каталога CellArray.

7.В этом же контекстном меню выберите Criteria (Выборка по критерию). В секции Columns (Поля) выберите Projection (Проекция). В секции сравнение" (compares) выберите contains (содержит) и щелкните мышкой в текстовом окне запроса, чтобы ввести название проекции UTM. Запрос должен выглядеть так:

$"Projection" contains UTM

Щелкните кнопку Select, и выбранные вами файлы подсветятся желтым цветом в таблице. Теперь можно закрыть окно Selection Criteria (Критерий запроса), нажав Close.

8.После того, как выполнен запрос в таблице, в Графическом окне Каталога появляются отметки, соответствующие выбранным снимкам. На панели инструментов Графического окна Каталога нажмите кнопку Select an area for zooming (Выбрать область для увеличения) и обрисуйте прямоугольник вокруг США. Увеличьте (Zoom In) территорию Юго-восточной части США. Когда изображение обновится, вы сможете увидеть прямоугольники, соответствующие снимкам каталога.

9.На панели инструментов Графического окна Каталога нажмите кнопку Enable | Disable Grid Lines (Показать | Убрать координатную

43

сетку). При нажатии этой кнопки координатная сетка будет отображена в графическом окне зеленым или красным цветом, или отключена.

10.Вернитесь в Графическое окно Каталога и на панели инструментов нажмите кнопку Used to Select Single Point (Выбор одиночной точкой или прямоугольником). Нажмите кнопку мыши и, удерживая ее, обрисуйте прямоугольник вокруг штата Джорджия (примыкает к Флориде с севера). В табличном окне Каталога (таблице CellArray) несколько выбранных вами снимков подсветятся желтым цветом. Одиночным щелчком на карте выберите один из снимков.

Ответьте на вопрос 2.

11.Используйте кнопку Zoom Image In by 2 (Увеличить изображение в 2 раза) для увеличения области выбранного вами изображения. При определенной степени увеличения изображения вы увидите более детальную карту.

12.Нажмите кнопку Image Info (Информация об изображении) на панели инструментов Таблицы Каталога, - вы получите информацию о снимке, выделенном желтым цветом.

Ответьте на вопрос 3.

13.Закройте Image Info. На панели инструментов Каталога нажмите кнопку Display Selected Image in Single IMAGINE Viewer(Отобразить выбранное изображение в отдельном Вьюере).

Ответьте на вопрос 4.

3.3.2Контрольные вопросы

1.Почему некоторые снимки каталога не выбрались в таблице CellArray?

2.Чем различаются снимки, показанные прямоугольниками разных цветов?

3.Есть ли в Каталоге какая-либо информация об изображениях, которой нет в ImageInfo?

4.Как вы можете отобразить другое изображение в еще одном Вьювере?

44

3.4 Упражнение 4. Импорт космических снимков SPOT (Import SPOT)

Цель упражнения: импортировать фрагмент космического снимка SPOT

Задание 1 Отобразить информацию о наборе данных SPOT в диалоге Import (шаги 1-2)

Задание 2 Просмотреть снимок перед импортом и определить границ вырезки (Subset) (шаги 3-4)

Задание 3 Использовать опции импорта (Import Options) для задания импортируемых слоев снимка (шаги 5-6)

Задание 4 Запросить информацию об импортированном снимке, используя Image Info (шаги 7-8)

Входные данные: данные SPOT

Выходные данные: фрагмент снимка SPOT в формате .img

Инструменты: Import (импорт), Preview (Предварительный просмотр) и Import Options (Опции импорта), Image Info (Информация об изображении)

3.4.1Содержание упражнения

1.На Главной Панели Imagine щелкните кнопку Import, чтобы вызвать диалог Import/Export. В списке Туре (Тип исходных данных) выберите SPOT (формат CAP/SPIM). В секции Input CDROM (Входной CD-ROM) IMAGINE покажет доступные устройства чтения CD-ROM. Выберите нужное одиночным щелчком.

Внимание!

Любой CD-ROM, стандартно поставляемый фирмой SPOT Image, имеет в корневой директории файл cd_dir.fil, описывающий структуру диска. Этот файл автоматически считывается импортером, и вам не нужно явно задавать его имя. Иногда автоматического считывания этого файла не происходит, и в таком случае вам нужно выбрать тип носителя (Media) -File и в качестве входного файла выбрать cd_dir.fil в корневой директории CD-ROM. Не забудьте ввести заново имя выходного файла.

45

Задайте имя (xhongkong.img) и директорию для записи выходного файла (Output File). Нажмите ОК.

2.Перед вами появился диалог импорта SPOT, показывающий информацию о данных SPOT, содержащихся на CD-ROM. Для выбора нужного снимка из набора данных, записанных на CD, используйте кнопку "Next Image". Выберите Scene02 в поле Name.

Ответьте на вопросы 1 и 2.

3.В диалоге подготовки к импорту есть опция, позволяющая получить предварительное изображение (Preview) и использовать его для вырезания (Subset) части снимка. Вначале создайте предварительное изображение всего снимка. Нажмите кнопку Preview Options. Установите комбинацию зон синтеза RGB=3,2,1. Измените размер (Size) предварительного изображения на 1024 и нажмите ОК.

Включите опцию Calibrate Image Информация о калибровке будет сохранена в файл, что позволит вам использовать курсор запросов (Inquire Cursor) для определения широты (Latitude) и долготы (Longitude) точек изображения.

Теперь нажмите кнопку Preview (Предварительный просмотр). На экране появится Окно состояния процесса (Status Box), показывающее, что процесс создания предварительного изображения начался. Подождите, пока данные будут прочитаны с CD-ROM. Окно Вьюера с предварительным изображением откроется автоматически.

Ответьте на вопрос 3.

4.Вызовите контекстное меню Вьюера, и впишите изображение в окно Вьюера (Fit Image to Window) или, наоборот, расширьте окно до размеров изображения (Fit Window to Image). Затем в контекстном меню выберите Inquire Box. Во Вьюере появилась графическая рамка, а соответствующие ей координаты появились в диалоге Inquire Box (Рамка запроса). Перетащите любой угол рамки (или саму рамку за ее центр), чтобы выбрать область для импортирования. Далее эта область будет импортирована с разрешением, соответствующим оригинальному снимку на CDROM.

46

5.В диалоге Import SPOT нажмите кнопку Import Options (опции импорта) для открытия одноименного диалога. В диалоге Import Options нажмите кнопку From Inquire Box (Из прямоугольника запроса), чтобы скопировать координаты, определенные на предварительном изображении. Нам нужно импортировать все спектральные каналы SPOT, поэтому оставьте в строке Selected Layers (Выбранные слои) значение 1,2,3. Убедитесь, что включены флажки Create Pyramid Layers (Создать пирамидные слои) и Ignore Zero in Outputs Stats (Игнорировать нулевые значения при расчете статистики). Нажмите ОК.

6.В диалоге Import SPOT нажмите ОК, чтобы фактически импортировать данные SPOT. Подождите, пока данные будут прочитаны с CD-ROM и нажмите ОК в окне состояния процесса.

7.Закройте все диалоги и Вьюер предварительного просмотра (Preview viewer), оставьте открытым лишь один пустой Вьюер. В нем откройте только что импортированный файл xhongkong.img. На вкладке Raster Options (Опции загрузки растра) включите флажок Fit to Frame (Вписать изображение во Вьюер). Обратите внимание, что теперь для вашего импортированного изображения доступна опция Orient Image to Map System (Ориентировать изображение в картографическую проекцию).

Ответьте на вопрос 4.

Нажмите ОК для загрузки снимка во Вьюер.

8.В меню Вьюера выберите Utility | HFA Info. В окне HfaView видно, что снимок SPOT имеет специальный заголовок (SPOT_Header) и три канала данных (SPOT_Band_1 и т.д.). В секции Node Contents показывается содержимое текущего узла данных.

Ответьте на вопрос 5.

3.4.2Контрольные вопросы

1.Сколько наборов данных (сцен SPOT) содержит данный CD-ROM?

2.Можете ли вы посчитать размер файла выбранного изображения в байтах?

3.Назовите имя файла предварительного изображения (Preview File).

4.Воспользуйтесь On Line НеIр (Оперативной справкой ERDAS

47

Imagine), чтобы выяснить, что означает эта опция.

5.Найдите в окне HFA Info узел, специфичный для снимка SPOT, а в нем — информацию о широте (Latitude) и долготе (Longitude) для:

Центра сцены (Scene Center)

•1-ого угла сцены (Scene Corner 1)

•2-ого угла сцены (Scene Corner 2)

•3-ого угла сцены (Scene Corner 2)

•4-ого угла сцены (Scene Corner 3)

3.5Упражнение 5. Импорт изображений из формата TIFF (Import TIFF)

Цель упражнения: импортировать файл формата TIFF (Tagged Imaged File Format), используя возможности импортирования файлов в IMAGINE и обновить Image Information (информацию об изображении)

Задание 1 Выбрать TIFF-файл в диалоге Import (шаги 1-2) Задание 2 Импортировать TIFF-файл в выбранную директорию

(шаги 3-4)

Задание 3 Просмотреть информацию (Image Info) об импортированном изображении (шаги 5-6)

Входные данные: TIFF файл

Выходные данные: изображение в формате .img

Инструменты: Import (импорт), Image Info (информация об изображении)

3.5.1 Содержание упражнения

1.На Главной Панели IMAGINE щелкните кнопку Import чтобы вызвать диалог Import/Export. В списке Туре (Тип) выберите TIFF. В списке Media выберите File (файл на диске).

2.Выберите входной файл (Input File) bigstone_napp.tiff. Выходной файл (Output File) будет автоматически назван тем же именем, но уже с расширением .img. Измените имя выходного файла на xbigstone.img Нажмите ОК.

48

3.В появившемся диалоге Import TIFF указаны полные пути и имена исходного и создаваемого файла, а также параметры изображения. Нажмите ОК.

4.Появившееся окно состояния процесса (Process) информирует о ходе выполнения задания (в процентах). Когда процесс будет завершен (сообщение “Job is done”), нажмите ОК.

5.На панели инструментов Вьюера нажмите кнопку Open Layer (Открыть слой) и выберите имя файла, который вы только что создали в результате импорта.

6.На панели инструментов Вьюера нажмите кнопку Image Info (информация об изображении).

Ответьте на вопросы 1 и 2.

3.5.2Контрольные вопросы

1.Используя Image Info, получите следующую информацию об изображении:

• Количество строк растра (Heght)

• Количество столбцов растра (Width)

• Тип данных (Data Type)

• Какой диапазон значений пикселов (Statistics Info)?

• Построены ли для данного изображения Пирамидные слои (Pyramid Layers)?

2.Почему в Image Info нет информации о проекции снимка?

3.6Упражнение 6. Координатная привязка и геометрическое трансформирование снимков (Registration)

Цель упражнения: создать набор опорных точек, оценить их качество (GCPs – Ground Control Points), и использовать их для координатной привязки одного снимка к другому.

Задание 1 Выбрать исходный снимок (Source - который необходимо привязать) и снимок, к которому будем привязывать (Reference Image). Выбрать геометрическую модель трансформирования (1 -4)

Задание 2 Собрать опорные точки (GCPs), используя GCP Editor

49

Задание 3	(Редактор опорных точек) (5 - 8)
	Просмотреть ошибки контрольных точек (Check
Задание 4	Points) для оценки качества преобразования (9-12)
	Выполнить	передискретизацию		исходного
Задание 5	изображения (13 - 14)
	Проверить	точность	выполненной	привязки,
	используя курсор запросов (Inquire Cursor) (15-16)
Входные данные: tm_atl.img, pan_atl.img

Выходные данные: трансформированный и привязанный в проекцию TIFF снимок Атланты

Инструменты: GCP Editor (Редактор опорных точек), Transformation Editor (Инструментарий для геометрического трансформирования), Geo-Link/Unlink (Географическое связывание Вьюеров), Inquire Cursor (Курсор запросов)

3.6.1Содержание упражнения

1.На Главной Панели IMAGINE выберите DataPrep | Image Geometric Correction (Подготовка данных | Геометрическая коррекция изображений). В появившемся диалоге выберите опцию From Image File (Из файла) и выберите имя файла tm_atl.img. Нажмите ОК. Вы выбрали не трансформированный космический снимок Landsat TM.

2.В списке моделей трансформирования выберите Polynomial и нажмите ОК.

3.В верхней части экрана появилась панель с инструментами геометрической коррекции (Geo Correction Tools), а в центре - диалог для выбора свойств полиномиального преобразования (Polynomial Model Properties). Используйте полином первого порядка

(Polynomial Order = 1).

Ответьте на вопрос 1.

Откройте вкладку Projection (Проекция). Так как проекция для данного изображения не определена, на этой вкладке нет информации о какой-либо проекции. Нажмите кнопку Set Projection from GCP Tools (Установить проекцию с помощью инструмента работы с опорными точками). Открывшийся диалог

50

GCP Tool Reference Setup предоставляет возможность выбора источника получения опорных координат. В данном упражнении выполняется привязка снимка к снимку, поэтому выберите как источник опоры Image Layer (New Viewer) (Изображение в новом Вьюере) и нажмите ОК. Выберите снимок pan_atl.img, как опорное (Reference Image), т.е. изображение, к которому вы будете привязывать снимок tm_atl.img, и нажмите ОК. Нажмите ОК в диалоге Reference Map Projection. ERDAS IMAFINE откроет и организует на экране Вьюер с опорным изображением и дополнительные Вьюеры с увеличенными изображениями основных Вьюеров, а такжеGCP Tools (Инструмент работы с опорными точками).

4.Нажмите Apply (Применить) и Close (Закрыть) в диалоге Polynomial Model Properties (Свойства полиномиального преобразования). Если вы планируете использовать те же параметры модели преобразования при привязке снимков в будущем, то перед закрытием диалога сохраните (Save) параметры в файл.

5.Если вы не изменяли установки по умолчанию для редактора опорных точек (GCP Tool preferences), то при открытии инструментов работы с опорными точками будет выбрана кнопка Toggle Fully Automatic GCP Editing Mode (Режим автоматического редактирования). Этот режим удобно использовать для предварительной оценки (прогноза) местоположения опорных точек и для уточнения соответствия опорных точек на исходном (source) и опорном (Referenced) снимке.

6.Перемещайте связующую рамку в обоих Вьюерах таким образом, чтобы она покрыла один и тот же опознаваемый на обоих снимках объект (например, хорошо опознаваемый перекресток дорог). Теперь этот объект отобразился в увеличительных Окнах Вьюеров (Chip Viewers). На панели инструментов редактора опорных точек нажмите кнопку Keep Current Tool(Продолжать работать с выбранным инструментом). Затем используйте кнопку CreateGCP (Создать опорную точку). Теперь щелчком мыши разместите соответствующие точки в обоих увеличительных Окнах Вьюеров. Как только это сделано, можно перейти к опознаванию следующего объекта на снимках и использовать для этого кнопку SelectGCP (она автоматически перетащит связующую рамку к указанному во

51

Вьюере объекту и отобразит увеличенный фрагмент изображения в увеличительном Окне Вьюера). После ввода 3-х опорных точек, при нажатой кнопке Toggle Fully Automatic GCP Editing Mode , ERDAS IMAGINE при вводе опорной точки в одном Окне Вьюера автоматически определит приблизительное (вероятное) местоположение этой точки во втором Вьюере.

7.Если белые маркеры точек плохо видны на изображениях, вы можете изменить их цвет. Для этого щелкните прямоугольник цвета (Color) в таблице опорных точек и выберите новый цвет для отдельной опорной точки или выберите несколько строк (т.е. точек) и установите цвет для всех них.

8.По аналогии с первой, наберите еще 8 опорных точек. Постарайтесь расположить их равномерно по всему снимку. Как и в любой другой таблице CellArray, в Редакторе опорных точек возможно удаление и редактирование опорных точек. Для удаления точки выберите соответствующую строку в таблице, а затем используйте функцию контекстного меню строк Delete Selection (удалить выбранное).

9.Для того чтобы оценить матрицу трансформирования, превратите некоторые опорные точки (GCP) из опорных (Control) в контрольные (Check.). Их разница в том, что контрольные точки

не используются при вычислении матрицы трансформирования. Следовательно, вы можете использовать контрольные точки для независимой оценки точности трансформирования, просмотрев ошибки контрольных точек (РМ5 Error) и среднеквадратическую ошибку по всем ним (Total). Выберите любые четыре точки в таблице CellArray (выбранные строки выделятся желтым). В меню редактора опорных точек выберите Edit | Set Point Туре | Check(Редактировать | Установить тип точки | Контрольная). Содержимое столбца Туре (тип точки) изменится.

10.Нажмите кнопку Compute Error For Check Point (Вычислить ошибки для контрольных точек). Ошибки опорных точек (Control Error Point) будут заменены на ошибки контрольных точек (Check Point Error). Для того, чтобы снова посмотреть ошибки опорных точек, щелкните кнопку Solve Geometric Model With Control Points (Рассчитать модель по опорным точкам), - значение Total

52

RMS изменится.

Ответьте на вопрос 2.

11.Если среднеквадратическая ошибка слишком велика, вы можете удалить опорную точку с наибольшим вкладом. Для этого выбирают точку (строку в таблице) и используют функцию Delete Selection(Удалить выделенное) из контекстного меню, доступного через нажатие правой клавиши на первом столбце Point#. Вы можете удалять и создавать новые опорные точки до тех пор, пока среднеквадратическая ошибка не станет приемлемой. Трансформирование полиномом первого порядка требует использования как минимум 3-х опорных точек.

Внимание!

Во время редактирования опорных точек следует иметь в виду, что большая ошибка точки (point RMS error) указывает лишь на то, что заданное преобразование не может точно совместить исходную точку с опорной, что чаще всего указывает на ошибку ввода. Но если вы абсолютно уверены, что положение точки в обоих Вьюерах указано правильно, то это положение должно остаться неизменным, несмотря на большую величину ошибки в этой точке.

12.Когда вы достигнете желаемой точности опорных точек, сохраните их. Для этого выберите File | Input (Файл | Сохранить исходные точки), затем - File| SaveReference (Файл | Сохранить точки на опорном изображении). Можно ответить Yes, чтобы сохранить опорные точки в структуру файла .img.

13.На панели инструментов геокоррекции (GeoCorrection Tools) щелкните кнопку Display Resample Image Dialog. Задайте имя выходного файла (xrectify.img). Укажите метод билинейной интерполяции (BilinearInterpolation) в строке Resample Method

(Метод передискретизации). Включите флажок IgnoreZeros in Stats (Игнорировать нули при расчете статистики). Убедитесь, что информация о проекции есть в верхней части диалога и ответьте на 3-й вопрос. Нажмите Ок, чтобы начать трансформирование.

14.Когда процесс трансформирования завершится, нажмите ОК в Окне со строкой состояния процесса. Закройте диалог геокоррекции (GeoCorrection dialog box) кнопкой Exit (Выход). Если вы вносили

53

какие-то изменения в редакторе опорных точек после последнего сохранения, вам будет предложено их сохранить. Нажмите Yes (Да) для сохранения текущей геометрической модели и назовите ее xrectify.img. Во Вьюере, где прежде было открыто нетрансформированное изображение, откройте изображение xrectify.img. Закройте Вьюер, содержащий панхроматический снимок Атланты раn_atl.img.

15.Используя Курсор запросов (InquireCursor), проверьте, как прошел процесс трансформирования. Затем используйте функцию GeoLinkUnlink контекстного меню. Следуя появившейся подсказке, щелкните во Вьюере с изображением рап_atl.img, т.е. свяжите оба Вьюера географически.

16.Проверьте соответствие координат нескольких легко опознаваемых точек на снимках, для этого используйте Курсор запросов, функции Zoom (Масштабировать) и Roam (Перемещать).

Ответьте на 4-й вопрос.

3.6.2Контрольные вопросы

1.В чем разница между трансформированием полиномами первого и второго порядка?

2.Для чего нужен столбец Contribution в таблице, и какую информацию он содержит?

3.Из скольких строк и столбцов состоит выходное изображение?

4.В какой картографической проекции находится выходное изображение (xrectify.img)? Как вы думаете, в какой части изображения вероятны наибольшие искажения (ошибки)?

3.7Упражнение 7. Ортотрансформирование космических снимков SPOT (SPOT Orthorectification)

Цель упражнения: провести Ортотрансформирование космического снимка SPOT уровня коррекции 1A, используя файл ASCII (ASCII reference file) и цифровую модель рельефа (DEM).

Задание 1 Открыть иструментapий геометрического трансформирования изображений (Geometric Correction Tool) (шаг 1)

54

Задание 2	Установить	параметры		геометрической			модели
	трансформирования		(Geometric		Model	Parameters)
Задание 3	(шаги 2-4)
	Импортировать		исходный		ASCII-файл		для
	использования инструментаpия IMAGINE при работе
	с опорными точками (GCP Tool) (шаги 5-8)
Задание 4 Задать опорные точки (Collect GCPs) (шаги 9-11)
Задание 5	Оценить	опорные		точки,		используя
	среднеквадратические			ошибки	(RMS		Error)
Задание 6	(шаги12-16)
	Выполнить трансформирование (пересчет) снимка для
	получения	ортотрансформированого				изображения
	(шаги 17-18)

Входные данные: bigstone_pan.img, bigdem_pan.img, bigstone_gcp.txt Выходные данные: ортотрансформированное изображение Инструменты: инструментарий для геометрического трансформирования (Geometric Correction Tool), текстовый файл ASCII, встроенный текстовый редактор (Text Editor), кнопка "рассчитать геометрическую модель" (Solve Geometric Model)

3.7.1 Содержание упражнения

1.На Главной Панели IMAGINE выберите DataPrep | Image Geometric Correction (Подготовка данных | Геометрическая коррекция). В появившемся диалоге выберите From Image File (Из файла изображения), а затем выберите файл bigstone_pan.img. Нажмите ОК. Это непривязанный снимок.

2.Теперь перед вами Окно выбора геометрической модели. Выберите Spot, поскольку ваша цель - ортотрансформировать панхроматический снимок SPOT (трансформировать снимок с учетом рельефа местности).

3.В диалоге Spot Model Properties (Свойства модели Spot) отметьте опцию Account for Earth’s Curvature (Учитывать кривизну Земли). Укажите файл bigsone_den.img для Elevation File (Файл со значениями высоты). Для остальных параметров оставьте значения, предложенные по умолчанию.

Внимание!

55

Угол наклона сенсора считывается автоматически из заголовка снимка. Если снимок не имеет заголовка, то по умолчанию будет предложено значение 0. Реальное значение, если оно известно, должно быть введено вручную с клавиатуры.

4.Откройте вкладку Projection (Проекция). Нажмите кнопку Add | Change Projection (Добавить | Изменить проекцию). В Окне выбора проекции откройте вкладку Custom (Определяется пользователем). В списке Projection Type выберите UTM. В строке Datum Name

выберите NAD27. Введите номер зоны (UTM Zone): 17. Нажмите ОК в Окне Projection Chooser. Нажмите Apply (Применить) в диалоге

SPOT Model Properties.

Нажмите Save. Введите имя файла, который будет содержать установленные вами параметры геометрической модели – xspot.gms и нажмите ОК. Этот файл можно будет использовать в случае применения при трансформировании тех же самых параметров. Нажмите Close (Закрыть).

5.На экране появился список выбора источника, по которому вы будете осуществлять привязку. Выберите ASCII file и нажмите ОК. Выберите файл bigstone_gcp.txt и нажмите ОК. На экране появится диалог Import Options (Параметры импорта).

6.Из этого текстового файла будут взяты координаты X, Y и Z. для соответствующих столбцов таблицы опорных точек (GCP Cell Array). Чтобы определить, какие параметры импорта нужно задать, нажмите кнопку View, и указанный текстовый файл загрузится в автоматически открывшийся текстовый редактор (IMAGINE Text Editor).

7.Мы импортируем 10 точек (с координатами карты), указанных под заголовком Ground Control (Наземные опорные точки) в текстовом файле. В таком случае при определении полей таблицы (Field Definition) нужно оставить 3 первых параметра, предложенных по умолчанию в диалоге Import Options. Тем не менее, нужно отсчитать 43 строки от начала текста, чтобы пропустить ненужные строки до координат X, Y, Z. Поэтому задайте значение 43 в строке Numbers of Rows To Skip (Количество пропускаемых строк).

Теперь введите номера полей для ваших колонок как 2, 3, 4 для X, Y, Z соответственно. Чтобы проверить, как будут работать

56

введенные вами параметры полей, откройте вкладку Input Preview (Предварительный просмотр). Нажмите ОК.

Ответьте на вопрос 1.

8.Нажмите ОК в диалоге Reference Map Information (Информация об исходной картографической проекции), так как эти параметры были установлены вами раньше.

Внимание!

В случае, если у вас имеется не один, а несколько файлов привязки в различных картографических проекциях, именно здесь, используя диалог Reference Map Information, вы можете выбрать одну общую проекцию.

9.Итак, на вашем экране разместились вьюеры и редактор опорных точек (GCP Editor). Поскольку вы не знаете где расположены контрольные точки, можно посмотреть их описание в текстовом файле bigstone_gcp.txt. Если есть необходимость, откройте этот файл в текстовом редакторе (Text Editor) и используйте его для того, чтобы найти опорные точки на нетрансформированном снимке bigstone_pan.img. На практике, в подобном случае у вас возможно не будет информации о файловых координатах опорных точек и будет необходимо найти их приблизительное положение визуально.

10.Теперь увеличьте изображение, используя функцию Zoom | Zoom in by 2 (Увеличить в два раза) контекстного меню вьюера-лупы (Chip Viewer). Это позволит вам "приблизить" изображение. Теперь во вьюере-лупе выберите Inquire Cursor (Курсор запросов) и убедитесь, что в строке Coordinate Type (Тип координат) установлено значение File. В числовые поля X и Y в диалоге запросов введите значения файловых координат для Точки 1 (Point 1). Используйте описание точки, чтобы правильно расположить ее.

11.Убедитесь, что в таблице опорных точек (GCP CellArray) индикатор ">" установлен на 1-ой точке. Кнопка Create GCP (Создать наземную опорную точку), которая по умолчанию уже должна быть выбрана, позволит вам указать точное местоположение опорной точки во вьюере-лупе. Координаты точки появятся в таблице CellArray. Если вам понадобится переместить курсор запросов, увеличить связующую рамку Вьюера и вьюера-лупы или переместить опорную точку,

57

вернитесь к линейке инструментов для работы с GCP и нажмите кнопку Select GCP (Выбрать наземную опорную точку).

Выбрав Utility | Selector Properties (Параметры | Свойства выбора), вы можете изменить цвет связующей рамки. Это может быть особенно полезно при работе с панхроматическим изображением. Также может оказаться полезным и удобным выделение опорных точек ярким цветом. Для каждой отдельной опорной точки (или для всех одновременно) установите желаемый цвет, используя столбец GCP Tool Color(Инструмент управления цветом опорной точки). Нанесите оставшиеся девять опорных точек, аналогично тому, как вы нанесли первую точку.

Внимание!

Для ортотрансформирования этого снимка SPOT нужно как минимум 5 опорных точек. Тем не менее, на практике лучше задавать 10 опорных точек, равномерно распределенных по всему снимку.

12.Для того, чтобы оценить ваши опорные точки, превратите несколько

опорных точек (GCP-Groud Control Point ) в контрольные (Check points). Их отличие заключается в том, что контрольные точки не участвуют в создании матрицы трансформирования. Поэтому, проверяя (просматривая) значение среднеквадратической ошибки (RMS) вы будете использовать контрольные точки как независимое средство оценки трансформирования. В таблице CellArray выберите несколько точек, которые имеют и исходные и пересчитанные координаты. Пока они выделены в таблице, выберите Edit/Set Point Type/Check (Редактировать/Установить тип точки/Контрольная). Значения столбца типа точки обновится. Измените цвет опорных точек так, чтобы они отличались от контрольных точек.

Ответьте на вопрос 2.

13.Нажмите кнопку Solve Geometric Model with Control Points

(Рассчитать геометрическую модель с использованием опорных точек). В верхней части редактора опорных точек (GCP Editor) появится значение ошибки нанесения опорных точек (Control Point Editor). Теперь нажмите кнопку Compute Error for Check points (Вычислить ошибку для контрольных точек). Значение независимой среднеквадратической ошибки (RMS Error) рассчитывается в пикселах. Значение этой ошибки

58

обычно больше, чем значение Ошибки опорных точек. Желательно, чтобы значение Total RMS было меньше, чем 1.0 пиксела.

14.Если ваша среднеквадратическая ошибка слишком велика, вы можете уточнить местоположение любой наземной опорной точки, предварительно отметив ее в таблице индикатором ">". Разумно начать с опорных точек, имеющих наибольшие значения в столбце Contrib (вклад в общее значение).

15.Когда вы закончите редактирование опорных точек, пересчитайте геометрическую модель заново, используя кнопку Solve Geometric Model. Появится новое значение среднеквадратической ошибки. Повторяйте процесс уточнения положений точек до тех пор, пока не получите приемлемого значения RMS.

Ответьте на вопрос 3.

Последняя точка, которую вы ввели из списка (номер 10) имеет самую большую ошибку. Удалите эту точку из редактора опорных точек (GCP Editor).

Сделайте все ваши точки Опорными (Control points).

Внимание!

Редактируя опорные точки (GCPs), важно помнить, что их ошибки являются не больше чем указателями на возможный источник слишком большого значения RMS Error, который может быть скорректирован. Если вы непосредственно видите, что точка имеет совершенно точное местоположение в обоих вьюерах, это гораздо более важный фактор, чем значение ошибки.

16.Достигнув удовлетворительной точности размещения опорных точек, их можно сохранить. В меню выберите File | Save Input (Файл | Сохранить входные значения). Выберите File | Save Reference (Файл | Сохранить информацию о привязке) и введите имя xbigstone.gcc.

17.На панели инструментов геокоррекции (Geo Correction Tool) нажмите кнопку Resample Image (Передисретизировать растр). В появившемся диалоге введите имя xorthorectify.img. Для метода пересчета используйте метод Билинейной интерполяции (Bilinear Interpolation). Отметьте опцию Ignore Zeros (Игнорировать нули). Нажмите ОК.

18.Когда процесс пересчета завершится, нажмите ОК в диалоге

59