THC HANH ENVI

HƯỚNG DẪN THỰC HÀNH ENVI 4.7 (Tài liệu dành cho cao học ngành Quản lý đất) Huế 2014 MỤC LỤC MỤC LỤC GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ENVI 1.1 Các dạng liệu ENVI 1.1.1 Dữ liệu ảnh (dữ liệu Raster) 1.1.2 Dữ liệu đồ họa (dữ liệu Vector) 1.2 Các chức hệ thống ENVI LÀM QUEN VỚI PHẦN MỀM ENVI 4.7 2.1 Khởi động phần mềm ENVI 2.2 Mở file ảnh 2.3 Các cửa sổ hiển thị liệu ảnh 2.4 Hiển thị đồ thị phổ 10 2.5 Hiển thị cửa sổ so sánh kênh ảnh 10 2.6 Xem thông số file ảnh 11 2.7 Tăng cường khả hiển thị hình 12 2.8 Liên kết hiển thị chồng phủ ảnh động 12 2.9 Tạo hoạt cảnh xem lướt qua kênh ảnh 14 2.10 Tạo mơ hình chiều từ kênh ảnh 14 NẮN CHỈNH HÌNH HỌC ẢNH 17 3.1 Nắn ảnh theo ảnh nắn chỉnh (Image to Image) 17 3.2 Nắn ảnh theo đồ (Image to Map) 20 3.3 Ghép ảnh 3.4 Mosaicking MỘT SỐ PHƯƠNG PHÁP PHÂN LOẠI ẢNH VIỄN THÁM 24 4.1 Phân loại có giám sát 24 4.1.1 Chọn mẫu phân loại 24 4.2 Phân loại không giám sát 28 4.2.1 Phân loại IsoData 28 4.2.2 Phân loại K-Means 30 4.7 Một số kỹ thuật phân loại khác 31 4.7.1 Phân ngưỡng ảnh (Segmentation Image) 31 4.7.2 Tạo lát cắt mật độ (Density Slice) 32 4.7.3 Tính số thực vật NDVI 33 4.4 Một số kỹ thuật sau phân loại 34 4.4.1 Thay đổi màu lớp 35 4.4.2 Thống kê kết 35 4.4.7 Thống kê phát thay đổi 36 4.4.7 Lập ma trận sai số 37 4.4.4 Hiển thị đường cong ROC 39 4.4.5 Phân tích đa số / thiểu số (Majority / Minority Analysis) 41 4.4.5 Gộp lớp 42 4.4.6 Chuyển ảnh kết phân loại sang dạng Vector 43 MỘT SỐ THAO TÁC TRÌNH BÀY, BIÊN TẬP BẢN ĐỒ ẢNH 44 4.1 Chồng Layer vector lên ảnh 44 4.1 Biên tập in ảnh 44 * Lưu ý: Kết thực hành phải lưu vào folder Hovaten_Kq Báo cáo trả lời đầy đủ câu hỏi kèm theo hình minh họa kết đạt Tất zip lại gửi theo địa mail klinhhue@gmail.com, muộn ngày 22/05/2014 Bài 1: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ENVI ENVI (the Enviroment for Visualizing Images) hệ thống xử lý ảnh mạnh Ngay từ đầu, ENVI thiết kế để đáp ứng yêu cầu nhà nghiên cứu có nhu cầu sử dụng liệu ảnh viễn thám (Remote Sensing - RS), bao gồm loại ảnh vệ tinh (satellite) ảnh máy bay (aircraft) ENVI hỗ trợ hiển thị liệu phân tích liệu ảnh kích thước nhiều kiểu định dạng khác - tất môi trường thân thiện với người sử dụng ENVI có thư viện đầy đủ thuật toán xử lý liệu ảnh với giao diện cửa sổ đồ họa - tương tác thân thiện với người sử dụng Phần mềm hỗ trợ công cụ để thực số chức như: chuyển đổi liệu (transforms), lọc ảnh (filtering), phân loại ảnh (classification), đăng ký hệ lưới chiếu (registration) hiệu chỉnh hình học (geometric corrections), cơng cụ để phân tích ảnh có độ phân giải phổ cao, công cụ sử dụng cho ảnh radar ENVI hỗ trợ cho phép xử lý liệu liệu chuẩn, hiển thị phân tích ảnh lớn, cho phép mở rộng khả phân tích liệu hàm người dùng (plug-in functions) ENVI thiết kế dựa ngơn ngữ lập trình IDL (Interactive Data Language) IDL ngơn ngữ lập trình có cấu trúc hỗ trợ cho xử lý ảnh tích hợp Tính mềm dẻo linh hoạt ENVI nhờ phần lớn vào khả IDL Khi cài đặt phần mềm, có lựa chọn: ENVI với phiên đầy đủ IDL, ENVI + IDL Người sử dụng sử dụng IDL để tùy biến chức từ dòng lệnh 1.1 Các dạng liệu ENVI ENVI làm việc với loại liệu đa dạng 1.1.1 Dữ liệu ảnh (dữ liệu Raster) ENVI làm việc với file liệu đầy đủ tập chúng Phần mềm có cơng cụ để xử lý ảnh toàn sắc (panchromatic images), AVHRR, liệu Landsat MSS, liệu Landsat TM, ảnh đa phổ (multispectral) ảnh siêu cao tần, liệu hệ thống SAR Các công cụ AVHRR cho phép hiển thị liệu thiên văn, hiệu chỉnh liệu, nắn chỉnh hình học, tính tốn nhiệt độ bề mặt Các hàm xử lý ảnh Landsat cho phép khử độ nghiêng (de-skewing) chỉnh sửa tỷ lệ co (aspect ratios) cho liệu MSS (trước đến 1979), bóc tách chỉnh sửa nhiễu Trường Đại học Nơng Lâm Huế khí quyển, xác định hệ số phản xạ Các công cụ để hiệu chỉnh liệu hồng ngoại nhiệt phát triển ENVI Mặt khác, ENVI hỗ trợ xử lý liệu ảnh có định dạng chuẩn như: ASCII, BMP, JPEG, TIFF/GeoTIFF, HDF, PDS, PNG, SRF, v.v… 1.1.2 Dữ liệu đồ họa (dữ liệu Vector) ENVI có khả tích hợp làm việc với liệu đồ họa từ định dạng khác nhau, ArcView Shape file, Arc/Info, MapInfo, Microstation, AutoCAD … Dữ liệu đồ họa ENVI lưu thành tệp *.evf 1.2 Các chức hệ thống ENVI 1.2.1 ENVI đơn giản hóa q trình xử lý tương tác với tập liệu đa kênh phổ, hiển thị lập thư viện phổ, tạo danh sách regions-of-interest gồm đối tượng cần nghiên cứu, đồng thời cung cấp khả hiển thị mềm dẻo duyệt ảnh tảng địa lý 1.2.2 Các chức xử lý ảnh ENVI Bao gồm: - Chuyển đổi liệu: biến đổi ảnh từ ảnh hay kênh phổ đầu vào thành ảnh đầu ra, mà làm bật đối tượng quan tâm Đó là: chuyển đổi thành phần (principal components transformations), chuyển đổi tỷ số band (band ratios transformations), chuyển đổi hue-saturation-value (HSV), phá vỡ tương quan (decorrelation stretching) , tạo số thực vật - Các chức lọc liệu như: lọc thông thấp (low pass), lọc thông cao (high pass), lọc trung vị (median), lọc định hướng (directional), lọc phát cạnh biên (and edge detection) ENVI hỗ trợ nhân chập người dùng định nghĩa có kích thước M x N; đó, tất nhân chập chỉnh sửa tương tác ENVI hỗ trợ sẵn kiểu lọc như: Sobel, Roberts, dilation, erosion; Lee, Frost, Gamma, and Kuan Lọc cấu trúc (Texture filters) gồm có tính tốn miền liệu (data range), giá trị trung bình(mean), phương sai (variance), entropy, độ lệch (skewness), độ đồng (homogeneity), độ tương phản (contrast), độ khác biệt (dissimilarity), hệ số tương quan (correlation) (mà kết cho ảnh khác nhau) Trong ENVI, hàm lọc miền tần số (FFT filtering) như: chuyển đổi FFT xuôi, lọc vùng tần số tương tác, chuyển đổi FFT ngược thực dễ dàng 1.2.3 ENVI cung cấp phương pháp phân loại ảnh không kiểm định KMEANS Isodata Phân loại ảnh ENVI phương pháp tạo ảnh Trường Đại học Nông Lâm Huế phân loại dựa vùng lấy mẫu người dùng định nghĩa Các ảnh phân loại sử dụng để giải đoán ảnh viễn thám 1.2.4 ENVI cung cấp cơng cụ thích hợp cho việc sử dụng thư viện phổ xây dựng sẵn Các thường trình ENVI sử dụng để truy cập thư viện phổ so sánh phổ có thư viện với phổ ảnh Việc điều chỉnh đặc trưng phổ liệu siêu cao tần với phổ thư viện trợ giúp việc xác định loại đá, khoáng sản, thực vật vật liệu khác Các hàm phân loại phổ tuyến tính cho phép xác định phong phú phổ quan hệ sử dụng liệu đa phổ (multispectral) liệu siêu cao tần ENVI cung cấp công cụ phân tích phổ cho phép nhận dạng vật liệu sở so sánh với thư viện phổ ENVI cho phép sử dụng hàm toán học dải phổ (band) toán học phổ mềm dẻo, cho phép người sử dụng đưa vào biểu thức toán học phức tạp, hàm thủ tục mà chúng truy cập hàm xử lý ma trận IDL 1.2.5 ENVI có khả xử lý liệu radar SAR (ERS-1, JERS-1, RADARSAT, SIR-C, X-SAR, and AIRSAR data) Tất thường trình xử lý ENVI chuẩn có khả xử lý ảnh SAR Ngồi ra, cịn có phương pháp phân tích thích hợp riêng cho ảnh radar 1.2.6 ENVI có cơng cụ cho phép tạo liệu đồ họa cuối từ liệu ảnh Đó trình đăng ký ảnh-vào-ảnh (image-to-image), đăng ký ảnhvào-bản đồ (image-to-map), hiệu chỉnh trực giao (basic orthorectification), ghép ảnh, số tiện ích đồ họa khác Một cơng cụ tích hợp import, export phân tích liệu GIS cho phép xử lý liệu hệ thông tin địa lý ENVI, hiển thị phân tích liệu vector thuộc tính hệ thơng tin địa lý, chỉnh sửa các vector có, truy vấn thuộc tính, sử dụng lớp vector việc phân tích ảnh tạo lớp vector từ kết xử lý ảnh raster, tạo file định dạng GIS chuẩn Sau đây, bắt đầu làm quen với phần mềm Bài 2: LÀM QUEN VỚI PHẦN MỀM ENVI 4.7 2.1 Khởi động phần mềm ENVI Thực theo cách sau: - Kích đúp vào biểu tượng ENVI 4.7 hình, - Start => Programs /All Applications/ENVI 4.7/ENVI Trường Đại học Nông Lâm Huế Sau đó, phần mềm kích hoạt xuất menu ENVI (Hình 2.1) cửa sổ IDL Các chức thao tác với ảnh viễn thám ENVI có menu chính; cịn cửa sổ IDL cửa sổ để người sử dụng dùng ngơn ngữ IDL để lập trình, tạo thêm chương trình để xử lý ảnh tương tác (hoặc tạo thêm mơđun xử lý ảnh riêng) Trong nội dung sách tham khảo này, thao tác với công cụ có sẵn menu ENVI Hình 2.1: Thanh menu phần mềm ENVI 2.2 Mở file ảnh - Trên menu chính, chọn File => Open Image File Cách 1: Dùng trỏ chuột, chọn File / Open file image, Browse select chọn tập tin thư mục D:/RS&GIS/Landsat2003/L12449_20030516 nhấn OK Cách 2: Vào File / Open External file/ Landsat/ GEOTIFF, chọn band ảnh tương tự Hộp thoại (HT) Enter Data FileNames xuất Trong hộp thoại này, chọn file cần mở (L12449_20030516), nhắp nút Open Chú ý, đuôi *.img định dạng ảnh phần mềm ENVI Nếu muốn mở định dạng khác, chọn File => Open External Files chọn kiểu định dạng thích hợp Nếu thư mục chứa ảnh cần mở khơng có file header (*.hdr) kèm với file ảnh, xuất HT Header Info Chúng ta phải khai báo thông số cho ảnh (số cột, số dịng, số kênh ảnh,…) ảnh mở - Xuất HT Available Bands List liệt kê danh sách file ảnh mở kênh phổ có file ảnh (hình 2.2) Danh sách cho phép ta chọn kênh phổ để hiển thị xử lý ENVI cho phép truy cập vào file ảnh hay kênh phổ file ảnh Cửa sổ Available Bands List liệt kê kênh phổ tất file ảnh mở ENVI Người sử dụng chọn kênh phổ để hiển thị ảnh cấp độ xám tổ hợp kênh phổ để hiển thị ảnh màu - Để hiển thị ảnh cấp độ xám, HT Available Bands List, bấm chọn tùy chọn Gray Scale, bấm chọn kênh phổ cần hiển thị (kích chuột trái vào tên kênh HT Available Bands List) Tên kênh xuất ô Selected Band Nhấp nút Load Band Trường Đại học Nơng Lâm Huế Hình 2.2 Danh sách kênh phổ làm việc (Available Bands List) - Để hiển thị ảnh tổ hợp mầu, HT Available Bands List, bấm chọn tùy chọn RGB Color, bấm chọn kênh phổ tương ứng với bước sóng R (đỏ)_band 04, G (xanh cây)_band 03 B (xanh lam)_band 02 ô Selected Band Nhấp nút Load Band a Để tham khảo phím chức chuột thơng tin cửa sổ hiển thị Envi có nhiều lệnh chức tương tác lệnh, phím chuột lại có vai trị khác Để xem mô tả chức phím chuột lệnh người ta sử chọn vào thực đơn Window=> Mouse Button Description cửa sổ Image hay thực đơn Envi Hoặc để xem thông tin cửa sổ hiển thị ta vào thực đơn Window=>Display information (Hình dưới) a b Hình 2.3 Tham khảo phím chức chuột (a), Xem thông tin cửa sổ hiển thị (b) Trường Đại học Nông Lâm Huế b Hiển thị vị trí trỏ Để hiển thị vị trí trỏ giá trị pixel vị trí chọn Window=> Cursor Location/ value cửa sổ Image hay thực đơn Envi Hộp thoại Cursor Location/ value bật tắt cách kích đúp chuột sổ Image Hình 2.4 Thơng tin vị trí trỏ 2.3 Các cửa sổ hiển thị liệu ảnh ENVI cho phép mở nhiều ảnh nhiều cửa sổ lúc Thông thường, ảnh hiển thị cửa sổ giới thiệu sau đây: - Image Window: Trong cửa sổ hiển thị phần hay toàn ảnh theo độ phân giải (một pixel hình tương ứng với pixel liệu) - Scroll Window: Trong trường hợp toàn ảnh không hiển thị hết cửa sổ Image, cửa sổ Scroll (cuộn) mở để hiển thị toàn ảnh với độ phân giải thấp Khung mầu đỏ cửa sổ Scroll xác định vùng ảnh hiển thị cửa sổ Image Con số cửa sổ Scroll cho biết hệ số giảm bớt độ phân giải cửa sổ Scroll - Zoom Window: Cửa sổ phóng to ảnh cửa sổ Image Khung mầu đỏ cửa sổ Image vùng ảnh hiển thị cửa sổ Zoom Con số cửa sổ Zoom cho biết hệ số phóng đại độ phân giải cửa sổ Image Phía dưới, bên trái cửa sổ Zoom có hình vng nhỏ, nút có chức riêng: - Ơ ngồi bên trái có hình dấu trừ : cho phép thu nhỏ hệ số phóng đại cửa sổ Zoom; - Ơ có hình dấu cộng Zoom; - Ơ thứ : cho phép tăng hệ số phóng đại cửa sổ : bật tắt dấu chữ thập cửa sổ Zoom, cho phép xác định vị trí pixel chọn Ba cửa sổ hiển thị ảnh liên kết chặt chẽ với nhau, thay đổi cửa sổ kéo theo thay đổi tương ứng cửa sổ cịn lại Kích thước cửa sổ nói thay đổi tùy ý theo yêu cầu người sử dụng Trường Đại học Nông Lâm Huế Hình 2.5 Các cửa sổ hiển thị liệu ảnh ENVI Trong cửa sổ Image sử dụng cuộn để điều khiển phần ảnh cần hiển thị Để thêm cuộn, ta làm sau: menu Display cửa sổ Image, chọn File => Preferences => xuất HT Display Preferences tương ứng - tùy chọn Scroll Bar chọn thành Yes => OK Các thay đổi tùy chọn cho cửa sổ hiển thị ảnh thay đổi HT Display Preferences tương ứng Hình 2.6 Thanh menu Display cửa sổ Image Trường Đại học Nông Lâm Huế Cửa sổ Image mặc định có menu chứa lệnh điều khiển tất chức hiển thị tương tác ENVI (hình 2.4) 2.4 Hiển thị đồ thị phổ a Đồ thị phổ theo trục X biểu diễn giá trị pixel hàng ảnh Để hiển thị đồ thị phổ theo trục X chọn Tool => Profile=> X Profile b Đồ thị phổ theo trụcY biểu diễn giá trị pixel hàng ảnh Để hiển thị đồ thị phổ theo trục Y chọn Tool => Profile=> Y Profile c Đồ thị phổ theo trục Z biểu diễn giá trị pixel vị trí trỏ ứng với bước song tới khác Để hiển thị đồ thị phổ theo trục Z chọn Tool => Profile=> X Profile Trên đồ thị trục nằm ngang biểu diễn bước song, trục thẳng đứng biểu diễn giá trị phổ phản xạ Nếu ảnh kênh có vạch cịn ảnh tổ hợp mầu kênh phổ có ba vạch đỏ, xanh lục, xanh dương Có thể dịch chuyển trỏ cửa sổ ảnh để xem thay đổi đồ thị phổ Hình 2.7 Đồ thị theo trục X, Y, Z (Band 2), Z (Band 432) 2.5 Hiển thị cửa sổ so sánh kênh ảnh Sử dụng để so sánh giá trị hai kênh ảnh với việc vẽ lên biểu đồ phân tán (scatter) mà trục biểu đồ tương ứng với kênh ảnh Trường Đại học Nông Lâm Huế 10 sau: - Từ menu ENVI => chọn Transform => NDVI => Xuất HT NDVI Calculation Input File -> chọn file đầu vào có tùy biến file đầu vào (lựa chọn ảnh sử dụng, chọn file sử dụng, chọn vùng ảnh cần xử lý) => Nhấn OK - Xuất HT NDVI Calculation Parameters (hình 4.6) Hình 4.6 Hộp thoại thơng số tính số thực vật + Trong HT này, lựa chọn kiểu file ô Input File Type ENVI hỗ trợ cho loại ảnh Landsat TM, Landsat MSS, AVHRR, SPOT, AVIRIS Khi bấm chọn loại ảnh danh sách, ENVI tự động lựa kênh đỏ hồng ngoại gần loại ảnh vào ô tương ứng Red Near IR Để tính NDVI cho loại cảm biến khác khơng có sẵn danh sách, người sử dụng nhập số thứ tự kênh tương ứng vào ô Red Near IR + Lựa chọn lưu file kết ổ cứng => bấm vào ô File, lưu vào nhớ, bấm vào ô Memory + Lựa chọn kiểu liệu cho file kết ô Output Data Type Nếu kiểu Byte, người sử dụng cần nhập giá trị Min Max cho giá trị số thực vật (từ -1 đến 1) Vào Tools/Color Mapping/Envi Color Tables/chọn Green/White Linear - Nhấn OK ENVI xử lý đưa kết vào HT Available Bands List 4.4 Một số kỹ thuật sau phân loại Các kết sau phân loại cần phải xem xét, đánh giá độ xác, khái qt hóa lớp thơng tin, tính tốn số thống kê, áp dụng phân tích Trường Đại học Nơng Lâm Huế 34 theo đa số theo thiểu số cho ảnh phân loại, nhóm lớp, chồng lớp phân loại lên ảnh, tính tốn cho ảnh vùng đệm, tính toán cho ảnh phân đoạn, tạo layer dạng vector cho lớp phân loại Phần mềm ENVI hỗ trợ cho người sử dụng số công cụ để thực u cầu nhóm cơng cụ Post Classification 4.4.1 Thay đổi màu lớp Sử dụng để thay đổi màu cho lớp sau ảnh phân loại hiển thị lên cửa sổ Image Ta thực sau: - Từ menu cửa sổ Image => chọn Tools => Color Mapping => Class Color Mapping => xuất HT Class Color Mapping - Để thay đổi màu hệ thống cho tất lớp => chọn danh sách trải xuống RGB, HLS, HSV - Để sửa đổi màu lớp, chọn tên lớp danh sách Selected Classes thực cách sau: + Bấm nút Color => chọn màu từ menu danh sách + Nhập giá trị cho ô Red, Green, Blue => ấn Enter + Dịch chuyển trượt điều chỉnh màu - Muốn đổi tên lớp chọn => Sửa chữa ô Class Name - Để chuyển lại màu tên chúng giá trị ban đầu => Bấm Options => Reset Color Mapping - Bấm File => Save Changes để lưu màu vừa thay đổi 4.4.2 Thống kê kết Chức Class Statistics cho phép người sử dụng thống kê ảnh dựa kết phân loại cho file đầu vào có liên quan Các thống kê bao gồm: số lượng pixel ảnh, giá trị mim, max, giá trị trung bình, độ lệch chuẩn tính cho lớp kênh ảnh (Các giá trị in ra) Người sử dụng vẽ Histograms lớp Các ma trận hiệp phương sai (covariance matrix), ma trận quan hệ (correlation matrix), tính tốn Các thơng số thống kê hiển thị bảng tóm tắt để người sử dụng tiện theo dõi Ta thực sau: - Từ menu ENVI => chọn Classification => Post Classification => Class Statistics => Xuất HT Classification Input File Trường Đại học Nông Lâm Huế 35 - Chọn file kết phân loại (kết quản phân loại có kiểm định) => Ấn OK => Xuất HT Statistics Input File - Chọn file ảnh cần tính tốn thống kê Người sử dụng áp dụng mặt nạ q trình tính tốn sử dụng Select Mask Band Mask Option - Nhấn OK => Xuất HT Class Selection -> Chọn lớp muốn tính tốn - Nhấn OK => Xuất HT Compute Statistics Parameters -> Bấm chọn lựa chọn cần thiết (có thể lựa chọn lưu file) - Nhấn OK => Xuất HT Class Statistics Results => Cho biết kết thống kê ảnh 4.4.7 Thống kê phát thay đổi Sử dụng để tạo bảng cho biết thay đổi ảnh phân loại Thực với ảnh ASTER 2009 Landsat 2003 có giá trị pixel 30m (yêu cầu, ảnh phân loại phương pháp) Thực theo hai cách sau: - Từ menu ENVI => chọn Classification => Post Classification => Change Detection Statistics => Xuất HT Classification Input File - Từ menu ENVI => Basic Tools => Change Detection => Change Detection Statistics => xuất HT cho phép chọn file phân loại ban đầu -> chọn file => OK => xuất HT cho phép chọn file phân loại cuối -> chọn file => OK => xuất HT Define Equivalent Classes (hình 4.7) - So khớp lớp từ ảnh đầu cuối danh sách => ấn Add Pair Chú ý khơng phải so tất lớp (ví dụ ảnh có số lớp khác nhau) Nếu lớp ảnh có tên giống nhau, chúng so cặp tự động => Nhấn OK => xuất HT Change Detection Statistics Output (hình 4.8) - > Chọn kiểu báo cáo cách bấm vào lựa chọn ô Report Type Chọn lựa chọn khác cần => Nhấn OK Nếu người sử dụng bấm chọn vào lựa chọn Area ô Report Type mà ảnh phân loại ban đầu khơng định nghĩa kích thước pixel xuất HT Define Pixel Sizes for Area Statistics -> Nhập kích thước pixel Trường Đại học Nơng Lâm Huế 36 Hình 4.7 Hộp thoại Define Equivalent Classes Hình 4.8 Hộp thoại Change Detection Statistics Output => Nhấn OK ENVI xử lý đưa kết vào Available Bands List mở cửa sổ Change Detection Statistics đưa số liệu thống kê Trả lời câu hỏi: Câu 10: cho biết kết thay đổi lớp sử dụng đất qua năm (2003-2009)? 4.4.7 Lập ma trận sai số Sử dụng ma trận sai số để biết độ xác kết phân loại cách so sánh ảnh phân loại với tài liệu bề mặt thực tế ENVI thành lập ma trận sai số sử dụng ảnh bề mặt thực tế, sử dụng mẫu ROIs thực tế Trường Đại học Nông Lâm Huế 37 Sử dụng ảnh bề mặt thực tế (Ground Truth Image) Khi sử dụng ảnh bề mặt thực tế, người sử dụng tính tốn ảnh mặt nạ để kiểm tra sai số cho lớp hiển thị pixel phân loại khơng xác Thực sau: - Từ menu ENVI => chọn Classification => Post Classification => Confusion Matrix => Using Ground Truth Image => Xuất HT Classification Input File - Chọn file kết phân loại (có thể tùy biến file đầu vào) => Ấn OK => Xuất HT Ground Truth Input File - Chọn ảnh bề mặt thực tế (có thể tùy biến file ảnh thực tế) => Ấn OK => Xuất HT Match Classes Parameters - Lựa chọn so khớp lớp ảnh thực với lớp kết phân loại (Chọn tên lớp tương ứng hai danh sách => ấn Add Combination) Nếu tên danh sách giống nhau, chúng so khớp tự động Nếu muốn loại bỏ lớp so khớp, bấm chọn tên lớp danh sách Matched Classes -> tên lớp xuất danh sách lớp tương ứng phía HT => Nhấn OK => Xuất HT Confusion Matrix Parameters - Bấm chọn lựa chọn thích hợp Các ảnh kết lỗi ảnh mặt nạ, lớp có ảnh Trong kết quả, tất pixel phân loại có giá trị cịn pixel phân loại chưa xác nhận giá trị Ảnh kết lỗi cuối (Total Class Error) hiển thị toàn pixel phân loại khơng xác cho tất lớp - Lựa chọn lưu kết file hay lưu vào nhớ => OK => Xuất cửa sổ có ma trận tương quan chéo cho biết kết độ xác kết phân loại với ảnh so sánh sử dụng mẫu ROIs thực tế (Ground Truth Regions of Interest) - Từ menu ENVI => chọn Classification => Post Classification => Confusion Matrix => Using Ground Truth ROIs => Xuất HT Classification Input File - Chọn file kết phân loại (có thể tùy biến file đầu vào) => Ấn OK => Xuất HT Match Classes Parameters Các mẫu ROIs phải mở sẵn liên kết với ảnh có kích thước với ảnh kết phân loại Các mẫu ROIs tải tự động vào HT Match Classes Trường Đại học Nông Lâm Huế 38 Parameters Nếu mẫu ROIs định nghĩa ảnh có kích thước khác, người sử dụng thực sau để làm cho chúng tương thích với kích thước ảnh phân loại: Basic Tools => Region of Interest => Reconcile ROIs - So khớp mẫu ROIs với lớp ảnh kết phân loại (tương tự phần 1) Làm tương tự với sử dụng ảnh bề mặt thực tế có kết Trả lời câu hỏi: Câu 11: Cho biết độ xác phân loại ảnh ASTER 2009 Landsat 2003? 4.4.4 Hiển thị đường cong ROC Sử dụng đường cong ROC (Receiver Operating Characteristic) để hiển thị hiệu suất phân loại, từ giúp người sử dụng chọn ngưỡng phân loại thích hợp Các đường cong ROC so sánh chuỗi kết phân loại ảnh quy tắc (rule image classification results) cho giá trị ngưỡng khác với thông tin bề mặt thực tế ENVI tạo đường cong ROC sử dụng ảnh bề mặt thực tế, mẫu ROIs thực tế Sử dụng ảnh bề mặt thực tế: - Từ menu ENVI => chọn Classification => Post Classification => ROC Curves => Using Ground Truth Image => Xuất HT Rule Input File - Chọn ảnh quy tắc phân loại (classification rule image) tùy chọn cho ảnh muốn => Nhấn OK Mỗi dải (độ sáng, màu) chọn ảnh quy tắc sử dụng để tạo đường cong ROC - Chọn ảnh bề mặt thực tế tùy chọn cho ảnh => Ấn OK => Xuất HT Match Classes Parameters - So khớp lớp bề mặt thực với lớp ảnh quy tắc => Ấn OK => xuất HT ROC Curve Parameters (hình 4.9) - Nhập thơng số HT Trường Đại học Nông Lâm Huế 39 Hình 4.9 Hộp thoại ROC Curve Parameters + Classify by: chọn tương ứng với tạo ảnh quy tắc sử dụng giá trị hay max + Trong ô Min Max, nhập giá trị tương ứng cho ngưỡng đường cong ROC Các ảnh quy tắc phân loại N (được xác định Points per ROC curve) với khoảng [Min, Max] Mỗi phân loại so sánh với thực tế trở thành điểm đơn đường cong ROC Ví dụ, ảnh quy tắc tạo từ phân loại hàm xác suất cực đại, lựa chọn tốt nhập Min = Max = + Trong ô Points per ROC Curve => nhập số điểm đường cong ROC + Trong ô ROC curve plots per window => nhập số đồ thị / cửa sổ + Trong ô Output PD threshold plot => lựa chọn có vẽ đồ thị xác xuất phát ngưỡng versus cách lựa chọn Yes No - Nhấn OK => Xuất cửa sổ đồ thị kết Sử dụng mẫu ROIs thực tế: - Từ menu ENVI => chọn Classification => Post Classification => ROC Curves => Using Ground Truth ROIs => Xuất HT Rule Input File - Chọn ảnh quy tắc phân loại (classification rule image) tùy chọn cho ảnh muốn => Nhấn OK Mỗi dải (độ sáng, màu) chọn ảnh quy tắc sử dụng để tạo đường cong ROC Các mẫu ROIs thực tế phải mở sẵn sàng liên kết với ảnh có kích thước với ảnh quy tắc chọn => Xuất HT Match Classes Parameters Các ROIs tự động tải vào HT Nếu ROIs thực định nghĩa ảnh có kích thước khác, người sử Trường Đại học Nơng Lâm Huế 40 dụng làm sau: Basic Tools => Region of Interest => Reconcile ROIs để làm cho chúng tương thích với ảnh quy tắc - So khớp lớp bề mặt thực với lớp ảnh quy tắc => Ấn OK => xuất HT ROC Curve Parameters - Thực tương tự phương pháp sử dụng ảnh bề mặt thực tế xuất cửa sổ đồ thị 4.4.5 Phân tích đa số / thiểu số (Majority / Minority Analysis) Sử dụng Majority Analysis để gộp pixel lẻ tẻ phân loại lẫn lớp vào lớp chứa Người sử dụng nhập kích thước cửa sổ lọc (Kernel), sau đó, giá trị pixel trung tâm thay giá trị pixel chiếm đa số cửa sổ lọc Nếu chọn Minority Analysis, giá trị pixel trung tâm thay giá trị pixel chiếm thiểu số cửa sổ lọc Ta thực sau: - Từ menu ENVI => chọn Classification => Post Classification => Majority/Minority Analysis => Xuất HT Classification Input File - Chọn ảnh phân loại tùy chọn cho muốn => Nhấn OK => Xuất HT Majority/Minority Parameters (hình 4.10) Trong hộp thoại này, người sử dụng chọn lớp định lọc, phương pháp lọc theo đa số hay theo thiểu số, kích thước cửa sổ lọc, lựa chọn lưu vào file hay lưu vào nhớ, lưu file chọn đường dẫn cho - Nhấn OK => ENVI xử lý tạo ảnh kết Ảnh kết đưa vào danh sách Available Bands list Trường Đại học Nơng Lâm Huế 41 Hình 4.10 Hộp thoại Majority/Minority Parameters 4.4.5 Gộp lớp Chức gộp lớp cung cấp cho người sử dụng cơng cụ để khái qt hóa kết phân loại Các lớp có đặc trưng tương tự gộp vào để tạo thành lớp - Từ menu ENVI => chọn Classification => Post Classification => Combine Classes => Xuất HT Combine Classes Input File - Chọn ảnh phân loại tùy chọn cho muốn => Nhấn OK => Xuất HT Combine Classes Parameters Trong hộp thoại này, người sử dụng chọn cặp lớp định gộp (lớp danh sách Select Input Class nhập vào lớp danh sách Select Output Class) => nhấn Add Combination => nhấn OK => xuất HT Combine Classes Output - Lựa chọn lưu vào file hay lưu vào nhớ, lưu file chọn đường dẫn cho => Nhấn OK ENVI xử lý tạo ảnh kết Ảnh kết đưa Trường Đại học Nông Lâm Huế 42 vào danh sách Available Bands list 4.4.6 Chuyển ảnh kết phân loại sang dạng Vector Khi sử dụng chức Classification to Vector để chuyển đổi ảnh phân loại thành lớp định dạng vector ENVI (*.evf) Ta thực sau: - Từ menu ENVI => chọn Vector => Classification to Vector Hoặc - Từ menu ENVI => chọn Classification => Post Classification => Classification to Vector => Xuất HT Raster to Vector Input Band - Chọn ảnh đầu vào tùy chọn cho muốn => Nhấn OK => Xuất HT Raster to Vector Parameters - Chọn tên lớp chuyển sang vector dạng vùng - Lựa chọn xuất tất lớp chọn chọn vào layer vector đơn, hay layer riêng biệt cho lớp ô Output - Lựa chọn lưu vào file hay lưu vào nhớ, lưu file chọn đường dẫn cho - Nhấn OK ENVI xử lý đưa kết Kết đưa vào danh sách Available Vectors list Trường Đại học Nông Lâm Huế 43 Bài 5: MỘT SỐ THAO TÁC TRÌNH BÀY, BIÊN TẬP BẢN ĐỒ ẢNH 4.1 Chồng Layer vector lên ảnh Khi có số liệu dạng vector khu vực nghiên cứu, ln có nhu cầu chồng lớp thông tin lên ảnh để kết hợp quan sát phân tích đối tượng ảnh Mở file đồ số (định dạng Vevtor) - Từ menu ENVI => Vevtor => Open Vector File => xuất HT cho phép chọn file vector có ENVI hỗ trợ mở số định dạng vector thông dụng phần mềm phổ biến như: ArcView, ArcInfo, ArcGIS, MapInfo, Microstation, AutoCAD, - Chọn File cần mở => ấn OK Nếu file định mở định dạng file vector ENVI, xuất HT yêu cầu chuyển file định mở sang định dạng ENVI (*.evf) => lựa chọn cách lưu file *.evf tạo => ấn OK - Xuất HT Available Vectors List => chọn file cần mở => ấn Load Selected => HT lựa chọn cửa sổ hiển thị, nháy vào NewVector Layer => Cửa sổ hiển thị file vector xuất Chồng lớp vector lên ảnh - Từ menu cửa sổ Image hiển thị ảnh => Overlay => Vectors => Xuất HT Vector Parameters - Từ HT Vector Parameters => File => Open Vector File => Xuất HT Select Vector Filenames => Chọn file cần mở => Nhấn Open => (Các) file chọn hiển thị chồng phủ lên ảnh có cửa sổ Image - Khi file vector chồng lớp lên cửa sổ ảnh, người sử dụng lựa chọn hiển thị vector lên cửa sổ Image, Scroll, Zoom ba loại đồng thời Người sử dụng sử dụng HT Vector Parameters để: + Điều khiển hiển thị lớp vector; + Bổ sung vector mới; + Xuất tọa độ để sử dụng nắn chỉnh hình học ảnh image-to-map + Xem, sửa, truy vấn thuộc tính vector 5.2 Biên tập in ảnh ENVI hỗ trợ công cụ đơn giản hiệu để biên tập tạo đồ ảnh, QuickMap Người sử dụng bổ sung lưới tọa độ, thước tỷ lệ, tiêu đề đồ, Trường Đại học Nông Lâm Huế 44 mũi tên phương Bắc, logo, vào ảnh để tạo đồ cách nhanh chóng Tạo QuickMap - Từ danh sách Available Bands List, hiển thị ảnh nắn chỉnh hình học (có tham chiếu địa lý) - Từ menu cửa sổ Image hiển thị ảnh => File => QuickMap => New QuickMap => xuất HT QuickMap Default Layout - Nhập kích thước trang in, hướng giấy, nhập tỷ lệ in đồ - Nhấn OK => Xuất cửa sổ QuickMap Image Selection - Xác định giới hạn không gian thể đồ - Nhấn OK => Xuất HT QuickMap Parameters cho phép nhập chi tiết: + Tiêu đề đồ ô Main Title + Các giải bổ sung Lower Left Text Lower Right Text Để load tự động thông tin lưới chiếu đồ từ header ENVI vào khung này, ấn phím phải chuột khung chọn Load Projection Info + Để thay đổi thông số đường kẻ lưới (thickness, style, color, ) => ấn Additional Properties + Để bổ sung thước tỷ lệ đường kẻ lưới, bấm chọn Scale Bars Grid Lines, sửa chữa thông số cần + Mũi tên phương Bắc khung North Arrow - Để quay trở lại cửa sổ QuickMap Image Selection tùy biến cho ảnh thay đổi tỷ lệ đồ => ấn Change Mapping Parameters - Trong HT QuickMap Parameters => Nhấn Apply - Sử dụng HT QuickMap Parameters để chỉnh sửa đồ => Nhấn Apply Để chỉnh sửa khung ngồi (borders), bổ sung đối tượng chữ mơ tả (annotation) yếu tố khác hay chỉnh sửa yếu tố đồ có => sử dụng hàm tương tác ENVI In đồ ảnh - Từ menu cửa sổ QuickMap Image => File => Print => xuất HT ENVI QuickMap Print - Bấm chọn Output QuickMap to Printer Standard Printing - Nhấn OK Trường Đại học Nông Lâm Huế 45 Lựa chọn Output QuickMap to Printer in đồ theo tỷ lệ xác với thơng số mà người sử dụng nhập vào bắt đầu vào QuickMap Standard Printing khơng trọng đến kích thước trang in tỷ lệ đồ mà người sử dụng thiết lập Trả lời câu hỏi: Câu 12: Biên tập kết phân loại ảnh ASTER 2009 Landsat 2003 & xuất thành ảnh? ... hoạt ENVI nhờ phần lớn vào khả IDL Khi cài đặt phần mềm, có lựa chọn: ENVI với phiên đầy đủ IDL, ENVI + IDL Người sử dụng sử dụng IDL để tùy biến chức từ dòng lệnh 1.1 Các dạng liệu ENVI ENVI... 2: LÀM QUEN VỚI PHẦN MỀM ENVI 4.7 2.1 Khởi động phần mềm ENVI Thực theo cách sau: - Kích đúp vào biểu tượng ENVI 4.7 hình, - Start => Programs /All Applications /ENVI 4.7 /ENVI Trường Đại học Nơng... klinhhue@gmail.com, muộn ngày 22/05/2014 Bài 1: GIỚI THIỆU PHẦN MỀM ENVI ENVI (the Enviroment for Visualizing Images) hệ thống xử lý ảnh mạnh Ngay từ đầu, ENVI thiết kế để đáp ứng yêu cầu nhà nghiên cứu có nhu