Các dạng dữ liệu của ENVI
Dữ liệu ảnh (dữ liệu Raster)
ENVI hỗ trợ làm việc với cả file dữ liệu đầy đủ và tập con, cung cấp các công cụ xử lý cho ảnh toàn sắc, AVHRR, dữ liệu Landsat MSS và TM, ảnh đa phổ, ảnh siêu cao tần, cùng dữ liệu từ hệ thống SAR Các công cụ AVHRR trong phần mềm cho phép hiển thị dữ liệu thiên văn, hiệu chỉnh, nắn chỉnh hình học và tính toán nhiệt độ bề mặt.
Hàm xử lý ảnh Landsat hỗ trợ khử độ nghiêng và điều chỉnh tỷ lệ co cho dữ liệu MSS trước năm 1979, đồng thời giúp bóc tách và chỉnh sửa nhiễu hiệu quả.
Trường Đại học Nông Lâm Huế 3 đã tiến hành nghiên cứu về khí quyển và xác định hệ số phản xạ Đồng thời, các công cụ hiệu chỉnh dữ liệu hồng ngoại nhiệt cũng được phát triển trong phần mềm ENVI.
Mặt khác, ENVI cũng hỗ trợ xử lý các dữ liệu ảnh có định dạng chuẩn như: ASCII, BMP, JPEG, TIFF/GeoTIFF, HDF, PDS, PNG, SRF, v.v…
Dữ liệu đồ họa (dữ liệu Vector)
ENVI có khả năng tích hợp và làm việc với dữ liệu đồ họa từ các định dạng khác nhau, như ArcView Shape file, Arc/Info, MapInfo, Microstation, AutoCAD …
Dữ liệu đồ họa của ENVI được lưu thành tệp *.evf
Các chức năng chính của hệ thống ENVI
ENVI giúp đơn giản hóa quy trình xử lý tương tác với các tập dữ liệu đa kênh phổ, cho phép hiển thị và lập thư viện phổ một cách hiệu quả Nó hỗ trợ tạo danh sách các vùng quan tâm (regions-of-interest) cho các đối tượng nghiên cứu, đồng thời cung cấp khả năng hiển thị linh hoạt và duyệt ảnh trên nền tảng địa lý.
1.2.2 Các chức năng xử lý ảnh trong ENVI
Chuyển đổi dữ liệu là quá trình biến đổi hình ảnh từ các nguồn đầu vào như ảnh hoặc kênh phổ thành những hình ảnh đầu ra nổi bật các đối tượng quan tâm Các phương pháp chuyển đổi bao gồm: chuyển đổi thành phần chính (principal components transformations), chuyển đổi tỷ số band (band ratios transformations), chuyển đổi hue-saturation-value (HSV), phá vỡ tương quan (decorrelation stretching) và tạo chỉ số thực vật.
Data filtering functions include low pass filtering, high pass filtering, median filtering, directional filtering, and edge detection.
ENVI hỗ trợ người dùng định nghĩa các nhân chập có kích thước M x N và cho phép chỉnh sửa tương tác Phần mềm cung cấp nhiều kiểu lọc sẵn có như Sobel, Roberts, dilation, erosion, Lee, Frost, Gamma, và Kuan Các bộ lọc cấu trúc thực hiện các tính toán về miền dữ liệu như giá trị trung bình, phương sai, entropy, độ lệch, độ đồng nhất, độ tương phản, độ khác biệt và hệ số tương quan, tạo ra các ảnh khác nhau Ngoài ra, ENVI cũng cho phép thực hiện các hàm lọc trong miền tần số như chuyển đổi FFT xuôi, lọc vùng tần số tương tác và chuyển đổi FFT ngược một cách dễ dàng.
1.2.3 ENVI cung cấp các phương pháp phân loại ảnh không kiểm định
KMEANS và Isodata là hai phương pháp phân loại ảnh trong ENVI, cho phép tạo ra các ảnh được phân loại dựa trên các vùng mẫu do người dùng xác định Những ảnh phân loại này đóng vai trò quan trọng trong việc giải đoán ảnh viễn thám.
ENVI cung cấp các công cụ hiệu quả cho việc sử dụng các thư viện phổ đã được xây dựng sẵn Người dùng có thể sử dụng các chương trình của ENVI để truy cập các thư viện phổ và thực hiện so sánh giữa phổ có trong thư viện với phổ ảnh.
Việc điều chỉnh các đặc trưng phổ của dữ liệu siêu cao tần với thư viện phổ hỗ trợ giúp xác định các loại đá, khoáng sản, thực vật và vật liệu khác Các hàm phân loại phổ tuyến tính cho phép đánh giá sự phong phú của phổ quan hệ bằng cách sử dụng dữ liệu đa phổ và dữ liệu siêu cao tần Ngoài ra, ENVI cung cấp công cụ phân tích phổ giúp nhận diện vật liệu thông qua so sánh với các thư viện phổ.
ENVI cung cấp khả năng sử dụng các hàm toán học liên quan đến dải phổ và toán học phổ một cách linh hoạt Điều này cho phép người dùng áp dụng các biểu thức toán học phức tạp, cũng như sử dụng các hàm và thủ tục để truy cập vào các chức năng xử lý ma trận của IDL.
ENVI có khả năng xử lý dữ liệu radar SAR từ các nguồn như ERS-1, JERS-1, RADARSAT, SIR-C, X-SAR và AIRSAR Tất cả các quy trình xử lý chuẩn của ENVI đều hỗ trợ xử lý ảnh SAR, đồng thời cung cấp các phương pháp phân tích chuyên biệt cho ảnh radar.
ENVI cung cấp nhiều công cụ để chuyển đổi dữ liệu ảnh thành đồ họa cuối cùng, bao gồm các quá trình đăng ký ảnh-vào-ảnh, đăng ký ảnh-vào-bản đồ, hiệu chỉnh trực giao cơ bản, ghép ảnh và các tiện ích đồ họa khác.
Bộ công cụ tích hợp trong ENVI cho phép import, export và phân tích dữ liệu GIS, giúp xử lý hiệu quả thông tin địa lý Công cụ này hỗ trợ hiển thị và phân tích dữ liệu vector cùng với các thuộc tính của hệ thống, cho phép chỉnh sửa vector hiện có, truy vấn thuộc tính và sử dụng lớp vector trong phân tích ảnh Ngoài ra, người dùng có thể tạo lớp vector mới từ kết quả xử lý ảnh raster và xuất các file định dạng GIS chuẩn.
Sau đây, chúng ta sẽ bắt đầu làm quen với phần mềm
Bài 2: LÀM QUEN VỚI PHẦN MỀM ENVI 4.7
Khởi động phần mềm ENVI
Thực hiện theo một trong 2 cách sau:
- Kích đúp vào biểu tượng ENVI 4.7 trên màn hình,
- Start => Programs /All Applications/ENVI 4.7/ENVI
Trường Đại học Nông Lâm Huế 5
Sau đó, phần mềm sẽ được kích hoạt và sẽ xuất hiện thanh menu chính của
ENVI (Hình 2.1) là phần mềm chuyên dụng cho việc xử lý ảnh viễn thám, với các chức năng thao tác được tích hợp trong thanh menu chính Cửa sổ IDL cho phép người dùng lập trình bằng ngôn ngữ IDL để tạo ra các chương trình con hoặc mô-đun xử lý ảnh riêng Tuy nhiên, trong cuốn sách tham khảo này, chúng ta sẽ chỉ tập trung vào việc sử dụng các công cụ có sẵn trên thanh menu chính của ENVI.
Hình 2.1: Thanh menu chính của phần mềm ENVI
Mở một file ảnh
- Trên thanh menu chính, chọn File => Open Image File
Cách 1: Dùng con trỏ chuột, chọn File / Open file image, ở thanh Browse select chọn tập tin trong thư mục D:/RS&GIS/Landsat2003/L12449_20030516 và nhấn OK
To open a Landsat GEOTIFF file, navigate to File and select Open External File, then choose the three image bands as previously described A dialog box titled "Enter Data FileNames" will appear, where you should select the correct file (L12449_20030516) and click the Open button.
Đuôi *.img là định dạng ảnh được sử dụng trong phần mềm ENVI Để mở các định dạng khác, bạn cần chọn File => Open External Files và lựa chọn kiểu định dạng phù hợp.
Nếu thư mục chứa ảnh không có file header (*.hdr) cho mỗi ảnh, sẽ xuất hiện thông báo HT Header Info Để mở ảnh, cần khai báo các thông số cơ bản như số cột, số dòng và số kênh ảnh.
Cửa sổ Available Bands List trong ENVI hiển thị danh sách các file ảnh đang mở cùng với các kênh phổ có trong những file này Danh sách cho phép người dùng chọn các kênh phổ để hiển thị và xử lý, bao gồm việc hiển thị ảnh cấp độ xám cho từng kênh phổ hoặc tổ hợp ba kênh phổ để tạo ảnh màu ENVI hỗ trợ truy cập cả vào file ảnh và từng kênh phổ riêng lẻ.
To display a grayscale image, select the "Gray Scale" option from the HT Available Bands List, and then choose a specific spectral band by clicking on its name in the list The selected band will appear in the "Selected Band" box Finally, click the "Load Band" button to view the grayscale image.
Hình 2.2 Danh sách các kênh phổ đang làm việc (Available Bands List)
- Để hiển thị ảnh tổ hợp mầu, trên HT Available Bands List , bấm chọn tùy chọn
RGB Color , bấm chọn 3 kênh phổ tương ứng với các bước sóng R (đỏ)_band 04, G
(xanh lá cây)_band 03 và B (xanh lam)_band 02 trong ô Selected Band Nhấp nút
Load Band a Để tham khảo các phím chức năng của chuột và thông tin cửa sổ hiển thị
Envi cung cấp nhiều lệnh chức năng tương tác, với mỗi lệnh có vai trò khác nhau cho các phím chuột Để xem mô tả chi tiết về chức năng của các phím chuột trong từng lệnh, người dùng có thể truy cập vào thực đơn Window => Mouse Button Description trên cửa sổ Image hoặc thanh thực đơn chính của Envi Ngoài ra, để tìm hiểu thông tin về các cửa sổ hiển thị, người dùng có thể vào thực đơn Window => Display information.
Hình 2.3 Tham khảo các phím chức năng của chuột (a),
Xem thông tin của các cửa sổ hiển thị (b)
Trường Đại học Nông Lâm Huế cung cấp chức năng hiển thị vị trí con trỏ và giá trị pixel tại vị trí đó, cho phép người dùng dễ dàng theo dõi thông tin cần thiết trên giao diện.
Cửa sổ "Cursor Location/ value" hiển thị vị trí và giá trị của con trỏ trên cửa sổ hình ảnh hoặc thanh menu chính của Envi Người dùng có thể bật hoặc tắt hộp thoại này bằng cách nhấp đúp chuột vào cửa sổ hình ảnh.
Hình 2.4 Thông tin về vị trí con trỏ
Các cửa sổ hiển thị dữ liệu ảnh
ENVI cho phép mở nhiều ảnh trên nhiều cửa sổ cùng một lúc Thông thường, mỗi ảnh được hiển thị trên 3 cửa sổ được giới thiệu sau đây:
Cửa sổ hình ảnh hiển thị một phần hoặc toàn bộ bức ảnh với độ phân giải chính xác, trong đó một pixel trên màn hình tương ứng với một pixel dữ liệu.
Trong trường hợp bức ảnh không hiển thị đầy đủ trên cửa sổ Image, cửa sổ Scroll sẽ mở ra để hiển thị toàn bộ hình ảnh với độ phân giải thấp hơn Khung màu đỏ trong cửa sổ Scroll chỉ rõ vùng ảnh đang được hiển thị trên cửa sổ Image, trong khi con số trên cửa sổ Scroll cho biết hệ số giảm độ phân giải.
Cửa sổ Zoom là nơi phóng to hình ảnh từ cửa sổ Image, với khung màu đỏ chỉ rõ vùng ảnh đang được hiển thị Số liệu trên cửa sổ Zoom thể hiện hệ số phóng đại độ phân giải của hình ảnh trong cửa sổ Image.
Phía dưới, bên trái mỗi cửa sổ Zoom có 3 ô hình vuông nhỏ, mỗi nút có chức năng riêng:
- Ô ngoài cùng bên trái có hình dấu trừ : cho phép thu nhỏ hệ số phóng đại của cửa sổ Zoom;
- Ô giữa có hình dấu cộng : cho phép tăng hệ số phóng đại của cửa sổ Zoom;
- Ô thứ 3 : bật tắt dấu chữ thập trên cửa sổ Zoom, cho phép xác định vị trí pixel được chọn
Ba cửa sổ hiển thị hình ảnh liên kết chặt chẽ, với sự thay đổi ở một cửa sổ sẽ ảnh hưởng đến các cửa sổ còn lại Người dùng có thể tùy chỉnh kích thước của từng cửa sổ theo nhu cầu của mình.
Trong cửa sổ Image của ENVI, người dùng có thể sử dụng thanh cuộn để điều chỉnh phần ảnh hiển thị Để thêm thanh cuộn, hãy truy cập vào thanh menu Display, chọn File => Preferences để mở cửa sổ HT Display Preferences tương ứng.
- tùy chọn Scroll Bar chọn thành Yes => OK
Các thay đổi tùy chọn cho cả 3 cửa sổ hiển thị ảnh đều có thể thay đổi trong
HT Display Preferences tương ứng
Hình 2.6 Thanh menu Display trong cửa sổ Image
Trường Đại học Nông Lâm Huế 9
Cửa sổ Image mặc định có thanh menu chứa các lệnh điều khiển tất cả các chức năng hiển thị tương tác của ENVI (hình 2.4).
Hiển thị đồ thị phổ
Đồ thị phổ theo trục X hiển thị giá trị pixel trên một hàng ảnh và có thể được truy cập bằng cách chọn Tool => Profile => X Profile Tương tự, đồ thị phổ theo trục Y cũng biểu diễn giá trị pixel trên một hàng ảnh, với tùy chọn hiển thị qua Tool => Profile => Y Profile Cuối cùng, đồ thị phổ theo trục Z cho thấy giá trị pixel tại vị trí con trỏ cho các bước song tới khác nhau, có thể được hiển thị bằng cách chọn Tool => Profile => Z Profile.
Trên đồ thị X Profile, trục ngang thể hiện bước sóng, trong khi trục dọc biểu diễn giá trị phổ phản xạ Đối với ảnh 1 kênh, sẽ chỉ có một vạch phản xạ, trong khi ảnh tổ hợp màu từ 3 kênh phổ sẽ hiển thị ba vạch tương ứng với màu đỏ, xanh lục và xanh dương.
Có thể dịch chuyển con trỏ trên cửa sổ ảnh để xem sự thay đổi trên đồ thị phổ
Hình 2.7 Đồ thị theo các trục X, Y, Z (Band 2), Z (Band 432)
Hiển thị cửa sổ so sánh 2 kênh ảnh
Để so sánh giá trị của hai kênh ảnh, bạn có thể sử dụng biểu đồ phân tán (scatter plot) với mỗi trục tương ứng với một kênh ảnh Đầu tiên, chọn Tool => 2D Scatter Plot từ menu trong cửa sổ Image Cửa sổ hội thoại Scatter Plot Band Choice sẽ xuất hiện, cho phép bạn chọn hai kênh phổ để so sánh Tiếp theo, chọn một kênh phổ cho trục X (L71124049_04920030516_B20) và một kênh phổ cho trục Y (L71124049_04920030516_B10), sau đó nhấn OK.
Khi cửa sổ Scatter Plot xuất hiện, bạn có thể nhấn giữ phím trái chuột và di chuyển con trỏ trên cửa sổ Image, ngoài khung màu đỏ Giá trị các pixel trong hình vuông 10x10 pixel xung quanh vị trí con trỏ sẽ được hiển thị bằng màu đỏ trên cửa sổ Scatter Plot Hãy di chuyển con trỏ để quan sát sự thay đổi trên cửa sổ Scatter Plot.
Chọn các cặp kênh phổ 1&3, 1&4 và 2&3 để vẽ biểu đồ phân tán cho từng cặp Biểu đồ này sẽ giúp mô tả mối quan hệ giữa các đám mây pixel trong các kênh phổ đã chọn Mối quan hệ này có thể thể hiện sự tương quan hoặc phân tán của dữ liệu, từ đó cung cấp cái nhìn sâu sắc về các đặc điểm hình ảnh trong các kênh phổ khác nhau.
Câu 2: Trong 3 cặp phổ trên, đám mây pixel nào có mối quan hệ chặt nhất?
Xem các thông số của file ảnh
Để hiểu các thông số cơ bản của ảnh trong HT Available Bands List, ô Dims cung cấp thông tin về số cột và số dòng, cùng với đơn vị tính dung lượng ảnh và định dạng dữ liệu file ảnh Ảnh viễn thám thường được lưu trữ dưới ba dạng chính: BSQ, BIP và BIL.
Nếu ảnh đi kèm với file Header, chúng ta có thể xem trực tiếp trong file này Khi ảnh đã được nắn chỉnh hình học, thông tin về hệ tọa độ sẽ hiển thị qua HT Available Bands List Sau khi file được nắn chỉnh, dưới danh sách các kênh ảnh sẽ có phần Map Info; nhấn vào dấu cộng bên phải phần này để xem các thông tin chi tiết.
- Proj : phép chiếu và múi chiếu;
- Pixel : độ phân giải không gian của ảnh;
- UL Geo : tọa độ địa lý của pixel phía trên, bên trái của ảnh;
Trường Đại học Nông Lâm Huế 11
- UL Map : tọa độ bản đồ (tọa độ lưới km) của pixel phía trên, bên trái của ảnh.
Tăng cường khả năng hiển thị trên màn hình
Hầu hết các chức năng trong thanh menu của cửa sổ Image chỉ tác động trên màn hình máy tính mà không thay đổi file ảnh thực Để thay đổi thực sự file ảnh, cần sử dụng các lệnh trên thanh Menu chính của ENVI Để cải thiện khả năng hiển thị ảnh, hãy truy cập Menu Display => Enhance và lựa chọn chức năng mong muốn Hãy thử nghiệm các chức năng tăng cường ảnh để nhận thấy sự khác biệt rõ rệt.
Liên kết hiển thị và chồng phủ ảnh động
Khi người dùng mở nhiều ảnh của cùng một khu vực, họ có thể tận dụng công cụ liên kết ảnh và chồng phủ ảnh động để làm việc với nhiều ảnh cùng lúc Điều này cho phép thực hiện các thao tác đồng nhất trên tất cả các ảnh từ một cửa sổ duy nhất.
Để so sánh trực tiếp các ảnh, chúng ta có thể chồng phủ ảnh này lên ảnh kia, nhưng cần lưu ý chỉ liên kết các ảnh có cùng kích thước hoặc khi một ảnh là tập con của ảnh còn lại ENVI cho phép liên kết ảnh mà không cần quan tâm đến mối quan hệ giữa chúng Để sử dụng chức năng liên kết ảnh, cần ít nhất hai cửa sổ Image mở; nếu chỉ có một cửa sổ, không thể thực hiện liên kết Do đó, hãy mở thêm file ảnh khu vực Đà Nẵng năm 1990 (L12449_19900824) với định dạng RGB 432, nhấn nút Display#1 để chọn New display và sau đó chọn Load RGB Tiếp theo, từ thanh menu của cửa sổ Image (ảnh L12449_20030516), bạn có thể tiến hành liên kết ảnh.
- Chọn Tools => Link => Link Displays => HT Link Displays : (hoặc chọn
Link Displays trên menu ngữ cảnh - làm xuất hiện menu ngữ cảnh bằng cách bấm phải chuột vào màn hình của cửa sổ Image )
Để liên kết các ảnh, hãy chọn những ảnh cần thiết bằng cách nhấn vào mũi tên và chọn "Có" Tiếp theo, chỉ định pixel liên kết cho mỗi ảnh bằng cách chọn các thông số Link xoff và yoff, tính từ pixel ở góc trên trái của mỗi ảnh.
+ Chọn ảnh nền cho liên kết trong mục Link Size/Position ;
Bật hoặc tắt chức năng Dynamic Overlay bằng cách chọn On hoặc Off Khi chức năng được bật (On), việc nhấp chuột trái vào một cửa sổ hình ảnh sẽ làm cho ảnh từ cửa sổ liên kết chồng phủ lên cửa sổ hiện tại.
Trường Đại học Nông Lâm Huế 12
+ Đặt mức độ trong suốt ( Transparency ) của sự chồng phủ trong các cửa sổ liên kết từ 0-100%
- Chọn OK để thực hiện liên kết ENVI định kích thước và bố trí tất cả các ảnh phù hợp với ảnh được chọn làm nền
Sau khi ảnh đã được liên kết, nhấn và di chuyển chuột trái trong cửa sổ
Để so sánh hai ảnh, hãy sử dụng cửa sổ Zoom để xem ảnh liên kết chồng lên ảnh nền Để điều chỉnh kích thước vùng chồng phủ, nhấn và kéo chuột giữa cho đến khi đạt kích thước mong muốn, sau đó nhấn chuột trái để định vị lại Nếu bạn muốn loại bỏ chồng phủ của một cửa sổ ảnh, vào cửa sổ Image, chọn Tools => Link => Unlink Display hoặc chọn Unlink Display từ menu ngữ cảnh.
Chồng phủ ảnh động cho phép bật/tắt hiệu ứng cho ảnh màu hoặc ảnh cấp độ xám trong thời gian thực Khi có hai hoặc nhiều cửa sổ ảnh được liên kết lần đầu tiên, chồng phủ động sẽ tự động kích hoạt Đặc biệt, đa chồng phủ được kích hoạt đồng thời trong tất cả các cửa sổ ảnh liên kết và các cửa sổ Zoom tương ứng.
Chồng phủ ảnh động không hỗ trợ làm việc với liên kết địa lý hoặc ảnh có tham chiếu địa lý với góc quay khác Để lưu ảnh vào bộ nhớ (không phải ổ đĩa) khi hiển thị trong cửa sổ Image với hình thức chồng phủ động, bạn cần ấn phím p trên bàn phím trong khi giữ chuột trái ENVI sẽ tự động thêm ảnh kết quả vào danh sách HT Available Bands.
Các chức năng của phím chuột khi Dynamic Overlay là On được thể hiện trong bảng 2.1
Bảng 2.1: Các chức năng của phím chuột khi các cửa sổ được liên kết với cửa sổ chồng phủ
Khi Dynamic Overlay được bật, bạn có thể ấn và kéo để thay đổi vị trí của cửa sổ chồng Ngược lại, khi Dynamic Overlay tắt, bạn cũng có thể ấn và kéo khung màu đỏ trong cửa sổ để điều chỉnh vị trí.
Trái Image để thay đổi phần ảnh được hiển phủ thị trong cửa sổ Zoom
Giữa Thay đổi kích thước cửa sổ chồng phủ Định vị pixel hiện thời tại trung tâm của cửa sổ Zoom
Phải Để hiển thị menu ngữ cảnh Để hiển thị menu ngữ cảnh
Trái + Giữa Chuyển đổi giữa nhiều cửa sổ chồng phủ
2 Liên kết các ảnh tham chiếu địa lý đa độ phân giải
Sử dụng liên kết địa lý giúp kết nối các nhóm hiển thị và cửa sổ Vector chứa dữ liệu địa lý, cho phép cập nhật đồng thời tất cả ảnh tham chiếu địa lý và cửa sổ vector khi con trỏ di chuyển Chức năng này hoạt động hiệu quả mà không phụ thuộc vào phép chiếu, kích thước pixel và hệ số góc quay của từng file dữ liệu.
Liên kết địa lý không hỗ trợ các phép chiếu, phép chia mẫu hay chồng phủ động Để điều chỉnh các tham số phép chiếu và lấy mẫu lại dữ liệu phù hợp với phép chiếu và độ phân giải hiện tại, hãy tham khảo phần Layer Stacking.
- Để tạo liên kết địa lý, thực hiện:
+ Từ menu trong cửa sổ Image , chọn Tools => Link => Geographic Link
Để sử dụng tính năng HT Geographic Link, bạn có thể chọn Geographic Link từ menu ngữ cảnh Sau đó, hãy chọn các cửa sổ hiển thị cần liên kết và chuyển chúng thành trạng thái "On", rồi nhấn OK Khi di chuyển con trỏ trên cửa sổ ảnh tham chiếu địa lý hoặc cửa sổ Scroll, con trỏ trên tất cả các cửa sổ sẽ đồng bộ di chuyển đến cùng một vị trí địa lý.
- Để tắt chức năng liên kết địa lý, thực hiện:
+ Từ menu trong cửa sổ Image , chọn Tools => Link => Geographic Link
=> xuất hiện HT Geographic Link , hoặc chọn Geographic Link trên menu ngữ cảnh, + Chọn các cửa sổ hiển thị tương ứng cần liên kết thành Off => nhấn OK
Tạo hoạt cảnh xem lướt qua các kênh ảnh
Hiển thị lần lượt các kênh ảnh lặp đi lặp lại
Từ Image , chọn Tools => Animation => xuất hiện HT Input Animation Parameters cho phép chọn các kênh của các ảnh muốn tạo hoạt cảnh => nhấn OK để thực hiện
Nếu tốc độ hoạt cảnh quá nhanh, ta có thể thay đổi cho phù hợp trong ô
Tạo mô hình 3 chiều từ một kênh ảnh
Chúng ta có thể sử dụng cửa sổ 3D SurfaceView của ENVI để tạo mô hình độ cao và dữ liệu bề mặt khác trong không gian 3 chiều Các mô hình 3 chiều này có nhiều ứng dụng hữu ích.
- Hiển thị dữ liệu bề mặt ở dạng khung dây, dạng lưới hay dạng điểm;
- Phủ ảnh mầu hay ảnh cấp độ xám lên dữ liệu bề mặt, phủ chồng nó với dữ liệu Region Of Interest (ROI) và dữ liệu vector
Trường Đại học Nông Lâm Huế 14
- Quay, tịnh tiến, thay đổi tầm nhìn (zoom in, zoom out) đối với bề mặt tương tác sử dụng con trỏ chuột hoặc sử dụng hộp thoại 3D SurfaceView Controls
- Xác định một đường bay
- Sử dụng các điều khiển phối cảnh để định vị và quay bề mặt Để hiển thị các file dữ liệu 3 chiều trong cửa sổ 3D SurfaceView :
+ Mở ảnh (mầu hoặc cấp độ xám),
+ Thực hiện 1 trong 2 bước sau:
- Từ menu chính của ENVI , bấm Topographic => 3D SurfaceView
- Từ menu của cửa sổ Image có ảnh muốn tạo 3D bấm Tools => 3D SurfaceView => xuất hiện HT Associated DEM Input File
+ Chọn file đầu vào dạng DEM (D:/RS&GIS/Shape file/DEM/Envi dem/ DEM_contour) => bấm OK => xuất hiện HT 3D SurfaceView Input Parameters
+ Chọn độ phân giải của DEM Thường nên sử dụng độ phân giải thấp nhất
(64) khi cần xác định đường bay tốt nhất, sau đó sử dụng độ phân giải cao hơn để hiển thị kết quả cuối cùng
+ Chọn 1 trong 2 phương pháp Resampling sau:
- Nearest Neighbor : tái chia mẫu sử dụng các giá trị gần nhất;
- Aggregate : Tính trung bình tất cả các giá trị của DEM mà có liên quan đến pixel kết quả;
Để điều chỉnh hiển thị trong cửa sổ 3D của ENVI, bạn cần nhập giá trị tối thiểu cho DEM là 0 và giá trị tối đa là 1500 Các giá trị thấp hơn 0 và cao hơn 1500 sẽ không được hiển thị.
+ Nhập giá trị phóng đại độ cao Vertical Exaggeration (chọn bằng 5);
+ Chọn 1 trong 2 độ phân giải ảnh sau:
- Full : để sử dụng độ phân giải cao nhất có thể được Nếu ảnh lớn, độ phân giải full có thể gây tràn bộ nhớ;
- Other : để sử dụng phương pháp Nearest Neighbor hoặc Aggregate như là phương pháp chia lại mẫu;
Để sử dụng tính năng High Resolution Texture Mapping trong ENVI, bạn có thể chọn tùy chọn On hoặc Off, với mặc định là On Khi bật tính năng này, ảnh có độ phân giải cao sẽ được tạo ra và sử dụng khi bạn phóng to cửa sổ 3D SurfaceView Lưu ý rằng ảnh đầu vào cần có kích thước tối thiểu 1024 x 1024 pixels để đảm bảo tính năng High Resolution hoạt động hiệu quả.
Mapping sẽ có hiệu lực đáng kể trong cửa sổ 3D SurfaceView
Để thiết lập các thông số không gian chi tiết, hãy nhấn nút Spatial Subset và điều chỉnh các thông số cần thiết Lưu ý rằng kích thước của DEM và ảnh không nhất thiết phải giống nhau ENVI sẽ hiển thị kích thước đầy đủ hoặc các tập con đã chọn của tất cả các tập dữ liệu.
+ Bấm phím OK => cửa sổ 3D SurfaceView xuất hiện (hình 2.5)
Hình 2.9 Hiển thị dữ liệu 3 chiều trong cửa sổ 3D SurfaceView
Cách sử dụng các phím chuột trong cửa sổ 3D SurfaceView có trong bảng 2.2 Bảng 2.2: Cách sử dụng các phím chuột trong cửa sổ 3D SurfaceView
Trái + Bấm và kéo theo chiều ngang: quay bề mặt xung quanh trục Z
+ Bấm và kéo theo chiều dọc: quay bề mặt xung quanh trục Y + Kích đúp trên bề mặt: định vị tới pixel trên cửa sổ Image
Giữa Bấm và kéo để dịch chuyển ảnh
Phải + Bấm và kéo sang phải: phóng to (zoom in)
+ Bấm và kéo sang trái: thu nhỏ (zoom out)
Trường Đại học Nông Lâm Huế 16
Bài 3: NẮN CHỈNH HÌNH HỌC ẢNH
Lỗi hình học trong ảnh viễn thám có thể do nhiều nguyên nhân như tốc độ và độ cao bay chụp, góc nhìn thiết bị, và tốc độ gương quay Để khắc phục những lỗi này, việc sử dụng hệ thống điểm khống chế (Ground Control Points - GCP) là cần thiết để điều chỉnh hình học của ảnh Các điểm GCP là những điểm trên bề mặt trái đất với tọa độ đã biết và dễ dàng nhận diện trong ảnh viễn thám Bài thực hành này sẽ hướng dẫn bạn cách nắn chỉnh ảnh bằng các công cụ của ENVI.
Nắn ảnh theo ảnh đã được nắn chỉnh (Image to Image)
1 Mở ảnh đã được nắn (D:/RS&GIS/Aster/oA20090402_VNIR30m) và ảnh cần nắn (D:/RS&GIS/Landsat/19900824), hiển thị chúng trên 2 Image khác nhau
2 Từ thanh menu chính của ENVI , bấm Map => Registration => Select GCPs: Image to Image => xuất hiện HT Image to Image Registration (hình 3.1)
Hình 3.1 HT Image to Image Registration
3 Trong danh sách Base Image, chọn cửa sổ tương ứng với ảnh đã được nắn (oA20090402_VNIR30m ở Display #1)
4 Trong danh sách Warp Image, chọn cửa sổ tương ứng với ảnh cần nắn
5 Nhấn OK => xuất hiện HT Ground Control Points Selection cho phép chọn các điểm khống chế mặt đất (GCPs) (hình 3.2)
Xác định các Điểm Kiểm Soát Mặt Đất (GCPs) trên hai bức ảnh bằng cách sử dụng các pixel trong các cửa sổ Zoom Dữ liệu pixel sẽ được gán vào hệ thống Lựa Chọn Điểm Kiểm Soát Mặt Đất Tọa độ pixel được biểu diễn dưới dạng số nguyên, tương ứng với góc trên bên trái của mỗi pixel, với các giá trị x và y tăng dần từ trái sang phải và từ trên xuống dưới.
Các ký hiệu đánh dấu cho GCP được xác định dựa trên vị trí của subpixel trong cửa sổ Zoom Subpixel là một phần của pixel tương ứng với hệ số phóng đại của cửa sổ Zoom, ví dụ, với hệ số phóng đại 4x, subpixel sẽ tương đương với 1 pixel Vị trí của subpixel đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao độ chính xác khi chọn các GCPs.
Hình 3.2 HT Ground Control Points Selection
6 Chọn các điểm GCPs như sau:
+ Trong cửa sổ Image của mỗi ảnh, định vị khung Zoom trên phạm vi có điểm GCP mong muốn
Để chọn thêm các GCPs độc lập, hãy di chuyển con trỏ chuột đến cùng một vị trí trên cả hai ảnh Kiểm tra các vị trí trên hai cửa sổ Zoom và điều chỉnh nếu cần bằng cách nhấn chuột trái trên mỗi cửa sổ Các vị trí Subpixel được hỗ trợ trên các cửa sổ Zoom, với hệ số phóng đại càng lớn thì độ chính xác của vị trí càng cao.
Các tọa độ cột (sample) và hàng (line) của cả 2 ảnh xuất hiện trong HT
Ground Control Points Sel ection , trong các ô Base X, Y và Warp X, Y Các tọa độ Subpixel được hiển thị ở dạng các giá trị dấu phẩy động
+ Trong HT Ground Control Points Selection , nhấn Add Point để thêm các GCP vào danh sách các GCP Để xem danh sách các GCPs, nhấn Show
List => xuất hiện HT Image to Image GCP List có chứa danh sách các GCPs đã chọn ở dạng bảng (hình 3.3)
Khi các GCPs được thêm vào danh sách, một ký hiệu đánh dấu sẽ xuất hiện trong các cửa sổ ảnh base và ảnh warp, chỉ ra vị trí của pixel được chọn hoặc subpixel Tâm của ký hiệu thể hiện vị trí thực tế của GCP Hãy bổ sung các điểm GCPs theo các bước đã nêu.
Khi đã xác định ít nhất 4 GCPs, bạn cần cung cấp các tọa độ dự đoán x và y, cùng với sai số tương ứng cho x và y Các sai số RMS cũng sẽ được liệt kê trong bảng "Image to Image GCP List".
Trường Đại học Nông Lâm Huế 18
Để đạt được kết quả tốt trong việc sử dụng danh sách GCP cho hình ảnh, cần tối thiểu hóa lỗi RMS xuống ≤0.5 Để giảm thiểu lỗi này, bạn nên bổ sung thêm nhiều điểm GCP Nếu số lượng điểm GCP hạn chế, hãy chọn những điểm gần với các góc ảnh hoặc phân bố chúng đều trong bức ảnh để đạt hiệu quả tốt hơn.
Câu 3: Anh/chị sử dụng bao nhiêu điểm khống chế để nắn ảnh? RMS đạt được là bao nhiêu?
7 Kiểm soát và lựa chọn các điểm GCPs
HT Ground Control Points Selection displays the GCPs you have chosen Once you select a minimum number of GCPs necessary for controlling the adjustment of first-order images, HT presents the errors ErrorX, ErrorY, and RMS for each GCP.
Khung Degree trong việc chọn điểm GCP (Ground Control Points) hiển thị cấp độ của đa thức được sử dụng để tính toán lỗi Người dùng có khả năng điều chỉnh giá trị này sau khi đã lựa chọn đủ số lượng tối thiểu các điểm GCP phù hợp với bậc đa thức mà họ muốn chuyển đổi.
Bảng 3.1: Quan hệ giữa bậc của đa thức và số tối thiểu các điểm khống chế
Phép chuyển đổi Số tối thiểu các điểm GCPs
Projection 8 Để biết được điểm GCP có sai số RMS cao nhất, trong HT Ground Control
Points Selection , bấm Options => Order Points by Error => Các điểm GCPs trong
GCP đó, xóa đi và bấm chọn lại điểm (nhấn nút Delete)
Trường Đại học Nông Lâm Huế 19
8 Quản lý file chứa các điểm GCPs
Danh sách các điểm GCPs đã được xác định trong bước 7 có thể được lưu trữ và sử dụng lại khi cần thiết, chẳng hạn như để kiểm tra Kết quả nên được lưu vào thư mục Hovaten_Kq.
- Để lưu thành file ASCII, ta thực hiện như sau:
To save Ground Control Points (GCPs) in HT, navigate to the HT Ground Control Points Selection or HT Image to Image GCP List menu, then select File => Save GCPs to ASCII A prompt will appear allowing you to enter a filename with the *.pts extension; simply input your desired filename and click OK.
- Để lưu các hệ số thành file ASCII:
Từ menu của HT Ground Control Points Selection chọn File => Save Coefficients to ASCII => xuất hiện HT cho nhập tên ; nhập tên => bấm OK
After selecting the Ground Control Points (GCPs), navigate to the Ground Control Points Selection section, click on Options, and then select Warp File Next, choose the image file that requires adjustment and access the Registration Parameters Here, select the desired image adjustment method and resampling technique, and specify the path and filename for saving the resulting image.
Output FileName : ấn nút Choose ) => Ấn OK
- Nếu muốn lưu file tọa độ các điểm GCPs, trước khi thực hiện nắn ảnh ( Warp
File ) => Từ menu của HT Ground Control Points Selection hoặc HT Image to
Image GCP List , chọn File => Save GCPs to ASCII => xuất hiện HT cho phép nhập tên file có đuôi *.pts; nhập tên cho file.pts => bấm OK
Nắn ảnh theo bản đồ (Image to Map)
Có nhiều bước tương tự như nắn Image to Image Tiến hành theo các bước sau:
1 Mở ảnh cần nắn và hiển thị kênh mong muốn (D:/RS&GIS/Landsat/19900824)
2 Mở file bản đồ số (định dạng Vevtor)
To open an existing vector file in ENVI, navigate to the main menu and select Vector, then Open Vector File ENVI supports various common vector formats from popular software applications, including ArcView, ArcInfo, ArcGIS, MapInfo, Microstation, and AutoCAD.
- Chọn File cần mở (D:/RS&GIS/Shape file/Trans Coord/Hydrology1,2, Terrain_2010, Transportation_2010) => ấn OK
Nếu file định mở không phải là định dạng file vector của ENVI, sẽ xuất hiện
HT yêu cầu chuyển file định mở sang định dạng của ENVI (*.evf) => lựa chọn cách lưu file *.evf sẽ tạo ra => ấn OK
To access the Available Vectors List, select "Select All Layers" or choose individual vector files as needed After making your selections, click on "Load Selected." Then, choose the display window by clicking on "New Vector Window" and confirm by pressing "OK."
Cửa sổ hiển thị các file vector xuất hiện
3 Từ thanh menu chính của ENVI , bấm Map => Registration => Select GCPs: Image to Map => xuất hiện HT Image to Map Registration (hình 3.4)
Hình 3.4 HT Image to Map Registration
HT này cho phép chọn các tham số về phép chiếu, lưới chiếu, múi chiếu, … phù hợp với phép chiếu của bản đồ
Khi người sử dụng mở nhiều hơn một ảnh, hãy chọn cửa sổ cần sử dụng từ danh sách Input Display của HT Image to Map Registration Nếu chỉ mở một ảnh, hệ thống sẽ tự động chọn ảnh đó.
5 Trong danh sách Select Registration Projection , chọn lưới chiếu cần nắn (UTM) Nếu muốn nhập một lưới chiếu do người dùng định nghĩa => ấn New
6 Nhấn OK => xuất hiện HT Ground Control Points Selection cho phép chọn các điểm khống chế mặt đất (GCPs) (hình 3.5)
Trường Đại học Nông Lâm Huế 21
Hình 3.5 HT Ground Control Points Selection
7 Chọn các điểm GCPs như sau:
- Trong cửa sổ Image , định vị khung Zoom tới phạm vị có điểm GCP mong muốn
Trong cửa sổ Zoom, người dùng có thể dễ dàng định vị con trỏ đến pixel hoặc subpixel bằng cách nhấp chuột trái vào các pixel có đặc điểm dễ nhận biết trên ảnh hoặc bản đồ.
Các tọa độ của vị trí được chọn sẽ xuất hiện trong HT Ground Control Points Selection tại ô Image X và Image Y (tọa độ ảnh)
Các tọa độ thực có thể được xác định thông qua các hệ thống GPS hoặc bằng cách đọc trực tiếp từ bản đồ giấy và nhập vào hệ thống Ground Control Points Ngoài ra, người dùng cũng có thể sử dụng phần mềm ENVI để chọn các điểm trên ảnh tương ứng với các điểm trên bản đồ số Chúng ta sẽ đi sâu vào phương pháp này ngay sau đây.
Để xuất tọa độ từ cửa sổ Vector, bạn cần bấm vào điểm tương ứng trên cửa sổ này Sau đó, nhấn chuột phải để mở menu ngữ cảnh và chọn "Export Map Location" Tọa độ của điểm sẽ được tự động cập nhật vào ô tọa độ điểm khống chế trong phần HT Ground Control Points Selection.
- Chọn thêm các căp điểm GPS tương ứng trên ảnh và trên bản đồ
Cách phân bố các điểm GCPs cho phương pháp nắn Image to Image yêu cầu các điểm được phân bố đều trên toàn bộ ảnh Nếu số lượng điểm hạn chế, nên ưu tiên chọn các điểm gần góc ảnh Số điểm tối thiểu cần thiết cho phương pháp nắn được quy định trong bảng 3.1, với yêu cầu sai số RMS không vượt quá 0.5.
After selecting the Ground Control Points (GCPs), navigate to the Ground Control Points Selection section, click on Options, and then select Warp File Choose the desired image file for warping, and proceed to the Registration Parameters to select the image warping method and resampling technique Finally, specify the output file path and name to save the resulting image.
Output FileName : ấn nút Choose ) => Ấn OK
- Nếu muốn lưu file tọa độ các điểm GCPs, trước khi thực hiện nắn ảnh ( Warp
File ) => Từ menu của HT Ground Control Points Selection hoặc HT Image to
Map GCP List , chọn File => Save GCPs to ASCII => xuất hiện HT cho phép nhập tên file có đuôi *.pts; nhập tên cho file.pts => bấm OK
Khi nghiên cứu một khu vực cụ thể trên tấm ảnh viễn thám, bạn có thể sử dụng chức năng Resize Data (Spatial/Spectral) của phần mềm ENVI Chức năng này cho phép bạn cắt ảnh dựa trên các khu vực hoặc ranh giới mà bạn đã xác định.
3.3.1 C ắt ảnh theo một khu vực nghiên cứu
To open the file (L12449_20030516) and access the boundary data, select "Vector" from the menu and choose "Open Vector File" to locate the boundary_DN file Once selected, a dialog box labeled "Select Vector Filenames" will appear; choose the bound.evf file and click OK to proceed.
To load the layer "bound.shp," access the Available Vectors List dialog and click on "Load Selected" to display the vector file over the image (Display #1) Next, navigate to the Basic Tools menu and select "Resize Data" (Spatial/Spectral) When the Resize Data Input File dialog appears, choose the image file and click on "Spatial Subset." This will open the Select Spatial Subset dialog for further processing.
Nhấp chọn ROI/EVF Hộp thoại Subset Image by ROI/EVF Extent xuất hiện:
Trường Đại học Nông Lâm Huế
Nhấp chọn dữ liệu EVF Layer:bound,shp Nhấp OK để đóng các hộp thoại và chọn đường dẫn lưu ảnh, đặt tên cho ảnh AnhDaNang
3.3.2 Hi ển thị khu vực nghiên cứu theo đơn vị hành chinh
Open the image file "AnhDanang" and the vector file "boun.evf," then display them in Display 2 (the cutting area window) From the menu, select Basic Tools, then Masking, and choose Build Mask Click on the Display #2 window to proceed.
Trên menu chọn Basic Tools/Masking/Build Mask Nhấp chọn cửa sổ hiển thị Display
Xuât hiện hộp thoại #2 Mask Definition:
Nhấp chọn Option/Import EVFs… Nhấp chọn select lớp dữ liệu Layer: bound.shp
Quay trở lại hộp thoại #Mask definition Chọn đường dẫn và lưu kết quả với tên ảnh
To apply a mask, navigate to Basic Tools, then Masking, and select Apply Mask The Apply Mask Input File dialog will appear; choose "AnhDaNang" and click on Select Mask Band A new window titled Select Mask Input Band will open, allowing you to select the desired Mask Band.
Click OK to close the Select Mask Input Band and Apply Mask Input File dialog boxes The Apply Mask Parameters dialog box will appear, allowing you to name the image data (use the name AnhDanang_Landsat_hanhchinh) Click OK to obtain the results.
Mosaicking ảnh là quá trình ghép nối hai hoặc nhiều hình ảnh để tạo thành một bức ảnh lớn hơn Người dùng có thể ghép từng kênh riêng lẻ hoặc các tệp có độ phân giải khác nhau Việc sử dụng pixel, chuột và tọa độ ảnh giúp định vị các hình ảnh chính xác trong quá trình ghép Công nghệ “feathering” cũng có thể được áp dụng để hòa trộn các phần chồng lấp, đảm bảo màu sắc đồng nhất Cuối cùng, bạn có thể lưu bức ảnh đã ghép thành một tệp mới hoặc lưu dưới dạng một file mosaic ảo để tiết kiệm bộ nhớ máy tính.
3.4.1 Ghép ảnh trên cơ sở pixel
Mở file ảnh Lrad_12549_20030304 và Lrad_12449_20030414
Từ thanh main menu, lựa chọn Map Mosaicking Pixel Based, sẽ xuất hiện cửa sổ
Pixel-Based Mosaic Trên cửa sổ có những menu chính sau: