HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ENVI4.3

Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG ENVI4.3 Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang 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 4.3 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 mô hình chiều từ kênh ảnh 14 GHÉP ẢNH (MOSAICKING) 47 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 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 4.3 Một số kỹ thuật phân loại khác 31 4.3.1 Phân ngưỡng ảnh (Segmentation Image) 31 4.3.2 Tạo lát cắt mật độ (Density Slice) 32 4.3.3 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 4.4.3 Thống kê phát thay đổi 36 4.4.3 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 Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang 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), công 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 ngôn ngữ lập trình IDL (Interactive Data Language) IDL ngôn 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 RT ENVI RT IDL phiên thời gian thực Người sử dụng sử dụng IDL để tùy biến chức từ dòng lệnh ENVI RT cung cấp đầy đủ chức ENVI lại không hỗ trợ để viết thường trình người dùng 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 công 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 toán 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 Mỏ Địa chất Hà Nội Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang 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 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 toán 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 Mỏ Địa chất Hà Nội Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang 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 công 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 Ngoài ra, có phương pháp phân tích thích hợp riêng cho ảnh radar 1.2.6 ENVI có công cụ cho phép tạo liệu đồ họa cuối từ liệu ảnh Đó trình đăng ký ảnh-vào-ảnh (image-to-image), đăng ký ảnh-vàobản đồ (image-to-map), hiệu chỉnh trực giao (basic orthorectification), ghép ảnh, số tiện ích đồ họa khác Một công 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 thông 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 LÀM QUEN VỚI PHẦN MỀM ENVI 4.3 2.1 Khởi động phần mềm ENVI Thực theo cách sau: - Kích đúp vào biểu tượng ENVI 4.3 hình, - Start => Programs => RSI ENVI 4.3 Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang 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; cửa sổ IDL cửa sổ để người sử dụng dùng ngôn ngữ IDL để lập trình, tạo thêm chương trình để xử lý ảnh tương tác (hoặc tạo thêm môđun 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 - Hộp thoại (HT) Enter Data FileNames xuất Trong hộp thoại này, chọn file cần mở (ví dụ: can_tmr.img file ảnh mẫu phần mềm), 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 file header (*.hdr) kèm với file ảnh, xuất HT Header Info Chúng ta phải khai báo thông số cho ảnh (số cột, số dòng, số kênh ảnh, …) ảnh mở - Xuất HT Available Bands List liệt kê danh sách file ảnh mở kênh phổ có file ảnh Ở đây, ta mở file can_tmr.img (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 Mỏ Địa chất Hà Nội Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang 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), G (xanh cây) B (xanh lam) ô Selected Band Nhấp nút Load Band a Để tham khảo phím chức chuột thông tin cửa sổ hiển thị Envi có nhiều lệnh chức tương tác lệnh, phím chuột lại có vai trò 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 Mỏ Địa chất Hà Nội Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang 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 Thông 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 ô hình vuông nhỏ, nút có chức riêng: - Ô bên trái có hình dấu trừ: cho phép thu nhỏ hệ số phóng đại cửa sổ Zoom; - Ô có hình dấu cộng: cho phép tăng hệ số phóng đại cửa sổ Zoom; - Ô thứ 3: 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 lại Kích thước cửa sổ nói thay đổi tùy ý theo yêu cầu người sử dụng Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang 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 Mỏ Địa chất Hà Nội Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang 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 hang 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 truck 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 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 (1 kênh), Z (3 kênh) 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 Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội 10 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang Hình 4.10 Hộp thoại Majority/Minority Parameters 4.4.5 Gộp lớp Chức gộp lớp cung cấp cho người sử dụng công cụ để khái quát 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 Mỏ Địa chất Hà Nội 42 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang 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 Mỏ Địa chất Hà Nội 43 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang 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, 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 4.1 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 Mỏ Địa chất Hà Nội 44 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang 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 (borders), bổ sung đối tượng chữ mô 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 Mỏ Địa chất Hà Nội 45 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang Lựa chọn Output QuickMap to Printer in đồ theo tỷ lệ xác với thông số mà người sử dụng nhập vào bắt đầu vào QuickMap Standard Printing không trọng đến kích thước trang in tỷ lệ đồ mà người sử dụng thiết lập Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội 46 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang GHÉP ẢNH (MOSAICKING) Mosaicking ảnh việc ghép từ hai ảnh nhiều vào để ảnh lớn Bạn ghép kênh riêng lẻ file file có độ phân giải khác Bạn dùng pixel, chuột, tọa độ ảnh để đặt ảnh vào vị trí để ghép lại Bạn sử dụng công nghệ “feathering” để trộn phần chồng đè lên để mầu sắc đồng Bạn lưu ảnh ghép lại thành file ảnh lưu dạng file mosaic ảo để tránh việc chiếm nhiều nhớ máy tính 5.1 Ghép ảnh sở pixel Từ main menu, lựa chọn Map Mosaicking Pixel Based, xuất cửa sổ Pixel-Based Mosaic Trên cửa sổ có menu sau: Importing Images: Sử dụng menu Import để chọn kênh ảnh để ghép a Lựa chọn Import => Import Files Import => Import Files and Edit Properties từ menu Pixel-Based Mosaic Sử dụng lựa chọn thứ hai bạn muốn đưa vào ảnh , biểu diễn dạng “feathering”, đặt vị trí ảnh vào, lựa chọn kênh để hiển thị cửa sổ ghép biểu diễn cân mầu Hộp thoại Input File xuất Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội 47 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang Hình 5.1 Chú ý: Trước khởi động vào Map Mosaicking phải đảm bảo mở tất file mà ta muốn ghép c Chúng ta chọn vào file định ghép cách nhấn đồng thời phím shift nút trái chuột Chúng ta lựa chọn vùng không gian vùng phổ cắt Bạn ghép kênh tất file Để lựa chọn kênh riêng, bấm vào nút bật tắt Select By hộp thoại Input File để lựa chọn kênh Trong trường hợp học chúng ta, lựa chọn files 2-2.img 2-3.img d Nhấn OK Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội 48 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang Nếu bạn lựa chọn Import Files and Edit Properties hộp thoại vào ảnh cho phép bạn đặt hệ số a Background see-through: Data value to ignore Đây nhìn xuyên qua pixel để nhìn thấy pixel (Sử dụng cho ghép ảnh với giá trị pixel số biên) Trong trường hợp tập bỏ qua hệ số b Nhập vào hệ số “feathering” cần Thực chất “feathering” làm cân mầu nơi tiếp biên hai ảnh, làm cho có biến đổi mầu cách đặn Có hai cách “feathering” phương pháp “feathering” theo cạnh “feathering” theo đường cắt Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội 49 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang c Position in mosaic: Nhập vào giá trị góc bên trái ảnh (theo pixel) ô Xoffset Yoffset để xác định vị trí ảnh ghép Trong trường hợp ảnh 2-2.img giữ nguyên giá trị mặc định la 1,1 Nhưng ảnh thứ 2-3.img giá trị 1330,1 d Mosaic display: Có thể hiển thị file ghép dạng ảnh mầu hay ảnh đen trắng (grey scale) e Color balancing: Có thể lựa chọn cân mầu không f Nhấn OK Lúc xuất hộp thoại kích thước file ghép Ta phải nhập kích thước (số lượng pixel theo chiều ngang dọc) vào (Hình vẽ) Nhâp thêm files vào muốn ghép nhiều hai files Sauk hi có hai ảnh hiển thị cửa sổ ghép ta lưu file ghép lại cách nhấn vào File => Apply Hoặc ta lưu thành file ghép ảo cách vào File => Save template, đặt tên file đầu đường dẫn đến thư mục làm việc 2/ Ghép ảnh sở vị trí xác định Ghép ảnh sở vị trí xác định dung cho trường hợp fila ảnh định vị tọa độ hay nói khác nắn chỉnh hệ quy chiếu xác định Lựa chọn Map => Mosaicking => Georeferenced Chọn vào Import Files Import => Import Files and Edit Properties Lần xuất hoppj thoại giống hệt lần trước khác phần Position in Mosaic Chúng ta làm bước tương tự với phương pháp Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội 50 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang TRỘN ẢNH (FUSION) Như bạn biết ảnh vệ tinh ảnh có độ phân giải phổ cao (nghĩa sensor có khả ghi nhận nhiều kênh ảnh) độ phân giải không gian thường ảnh có độ phân giải phổ thấp Ví dụ ảnh Landsat 7, ghi nhận tới kênh ảnh độ phân giải cao ảnh đa phổ 30m với kênh toàn sắc 15m Nhưng ảnh IKONOS có kênh ảnh, kênh đa phổ kênh toàn sắc với độ phân giải ảnh đa phổ 4m, kênh toàn sắc 1m Phương pháp trộn ảnh phương pháp tăng cường chất lượng ảnh cho ảnh đa phổ để có độ phân giải không gian cao hơn, sắc nét nhờ vào kênh ảnh đơn sắc có độ phân giải cao Chức trộn tự động ảnh độ phân giải thấp ảnh độ phân giải cao kết hợp với tái chia mẫu theo kích thước pixel ảnh có độ phân giải cao Điều kiên đặt hai loại ảnh cần phải đưa phải định vị tọa độ chúng phải khớp với (matching) Envi sử dụng hai phương pháp thông dụng phương pháp chuyển HSV, phương pháp chuyển Brovey, phương pháp Gram-Schmidt, phương pháp principal components (PC), phương pháp color normalized (CN) Chúng ta khảo sát phương pháp Trong thực hành làm việc với ảnh Quicbird chụp khu vực kim tự tháp Ai cập Ảnh bao gồm: ảnh đa phổ có kênh độ phân giải 2.8m ảnh toàn sắc (PAN) với độ phân giải 0.7m a Trước tiên để trộn ảnh ta phải tiến hành mở đồng thời hai ảnh Vào thư mục thực hành chọn file QuickBird_pyramids_MS.img QuickBird_pyramids_P.img File QuickBird_pyramids_MS.img file ảnh đa phổ, file QuickBird_pyramids_P.img file toàn sắc Sau mở ảnh ta load hai ảnh lên hình kiểm tra thông tin ảnh b Tiến hành trộn ảnh phép chuyển HSV Phương pháp dựa nguyên tắc chuyển không gian mầu R,G,B (red, green, blue) sang không gian mầu H,S,V (hue, saturation, value), nhiều văn tài liệu lại gọi giá trị V I tức cường độ (Intensity) thay giá trị V ảnh có độ phân giải cao chuyển ngược lại R,G,B Nếu muốn tìm hiểu kỹ bạn xem thêm phần phụ lục - Từ menu ENVI, lựa chọn Transform => Image Sharpening =>HSV Hộp thoại lựa chọn kênh RGB nhập vào xuất hình => Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội 51 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang - Lựa chọn kênh phổ cho việc chuyển từ ảnh mở từ Available Bands List Hộp thoại cho file nhập vào xuất Nếu ta chọn Display không xuất hộp thoại giống đây, trường hợp ngược lại ta phải nhậ vào kênh ảnh để thực phép chuyển (hình vẽ) - Chúng ta lựa chọn Layer_4 cho Red, Layer_3 cho Green, Layer_2 cho Blue Lựa chọn kênh ảnh với độ phân giải cao mà ta muốn trộn vào Spatial Subset vùng mà ta muốn đưa kết quả, ta không muốn làm việc với toàn ảnh Để biết thêm chi tiết subset tham khảo thêm Envi help - Nhấn OK để tiếp tục Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội 52 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang - Chúng ta phải nhập vào tên file xuất ra, đưa vào phương pháp tái chia mẫu, trường hợp sử dụng phương pháp song tuyến (Bilinear) - Nhấn OK ta file có tên Quic_kBird_pyramids_MS_SHV.img Hãy load file ảnh từ Available Bands List để so sánh với file ảnh cũ (hình vẽ) Hình bên trái ảnh trước trộn, hình bên phải ảnh sau trộn d Tiến hành trộn ảnh phép chuyển Brovey Đây phương pháp toán học sử dụng thuật toán Brovey, để biết thêm chi tiết thuật toán tham khảo phụ lục Từ menu Envi, lựa chọn Transform => Image Sharpening => Color Normalized (Brovey) Hộp thoại lựa chọn kênh nhập vào RGB xuất Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội 53 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang => Ta tiếp tục chọn kênh Layer_4 cho Red, Layer_3 cho Green, Layer_2 cho Blue nhấn OK Hộp thoại để xác định kênh ảnh có độ phân giải cao xuất Ta tiếp tục lựa chọn QuickBird_pyramids_P.img cho ảnh độ phân giải cao cần trộn Spatial Subset vùng mà ta muốn đưa kết quả, ta không muốn làm việc với toàn ảnh Để biết thêm chi tiết subset tham khảo thêm Envi help - Nhấn OK để tiếp tục - Chúng ta phải nhập vào tên file xuất ra, đưa vào phương pháp tái chia mẫu, trường hợp sử dụng phương pháp song tuyến (Bilinear) - Nhấn OK ta file có tên Quic_kBird_pyramids_MS_brovey.img Envi tự thêm file vừa tạo vào Available Bands List Chúng ta hiển thị ảnh tạo với ảnh cũ để so sánh khác biệt chúng với Đối với phương pháp khác làm tương tự Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội 54 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang Phụ lục Giới thiệu mô hình màu RGB HSI Để hiểu phương pháp trộn ảnh không gian màu, trước tiên ta cần hiểu hai mô hình RGB ( đỏ, xanh dương, xanh ) HSI ( có cách viết khác HSI: cường độ ( intensity ), màu sắc ( hue ), độ bão hòa (saturation ) Hệ RGB mô hình màu cộng tính, màu thu cách pha ba màu với mức độ khác Ví dụ màu vàng = đỏ + xanh Mô hình HSI lại khác, cường độ ( gọi “giá trị“ (value) ) giá trị đo độ sáng màu, màu sắc thuộc tính sóng chủ đạo quy định ( bước sóng có liên quan đến tên màu ) cuối độ bão hòa mức độ khiết màu Hình vẽ hai mô hình RGB HSI Một pixel không gian màu RGB có vị trí xác định bên bề rộng khối lập phương xác định trục tọa độ, không gian HSI lại có dạng hình nón với cạnh đáy Ưu điểm hệ RGB dễ hiểu, nhiên cường độ thay đổi lại phụ thuộc vào phối màu mô hình Như vậy, hệ RGB thay đổi cường độ kéo theo thay đổi màu Trong mô hình màu HSI lại giữ nguyên màu cường độ thay đổi, ưu điểm mô hình Cơ sở đặc trưng mô hình HSI ứng dụng vào công tác trộn ảnh, ta tìm hiểu vấn đề phần Hình : Bên trái hình lập phương không gian màu RGB, bên phải hình nón sáu cạnh đáy không gian màu HSI Trộn ảnh theo công thức biến đổi Brovey Một phương pháp khác để trộn ảnh sử dụng công thức biến đổi Brovey ( Polh Genderen đưa năm 1998 Cơ sở việc trộn ảnh theo công thức Brovey gộp liệu kênh toàn sắc với kênh khác ảnh Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội 55 Trần Vân Anh & Nguyễn Thị Yên Giang Trường Đại học Mỏ Địa chất Hà Nội 56