基于ERDAS的SPOT—5影像數(shù)據(jù)真彩色處理研究

馬禮

摘 要 SPOT-5 影像以其空間分辨率高、具有立體測(cè)圖能力的優(yōu)勢(shì)被廣泛地應(yīng)用到各行各業(yè)當(dāng)中。但由于SPOT-5 影像沒(méi)有藍(lán)色波段通道，合成真彩色影像較為困難。本文旨在通過(guò)對(duì)SPOT-5影像的真彩色處理，實(shí)現(xiàn)遙感數(shù)字影像色彩向自然色彩的逼近。利用ERDAS IMAGINE遙感圖像處理軟件，結(jié)合ERDAS Macro Language（EML）建模語(yǔ)言，建立SPOT-5真彩色合成經(jīng)驗(yàn)算法模塊，實(shí)現(xiàn)SPOT-5影像真彩色合成模塊的加載。通過(guò)SPOT-5影像各類(lèi)地物的真彩色模擬試驗(yàn)，得到效果良好的近自然真彩色模擬影像。

關(guān)鍵詞 SPOT-5影像 EML建模 真彩色合成

中圖分類(lèi)號(hào)：P237 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.16400/j.cnki.kjdkx.2015.03.021

SPOT-5 True Color Image Data Processing Based on ERDAS

MA Li

（Hu'nan University of Science and Technology， Xiangtan， Hu'nan 411201）

Abstract SPOT-5 image with its high spatial resolution， three-dimensional mapping capability advantages will be widely applied to all walks of life were. But because there is no blue band SPOT-5 image channel， more difficult synthesis true color images. This paper aims to SPOT-5 true color image processing， remote sensing digital image color approach to natural color. ERDAS IMAGINE use of remote sensing image processing software， combined with ERDAS Macro Language （EML） modeling language， establish SPOT-5 experience true color synthesis algorithm module， load the SPOT-5 true color image synthesis module. By true color simulation of various types of surface features SPOT-5 images to obtain good results in recent simulate natural true color images.

Key words SPOT-5; image; EML modeling; true color composite

0 前言

SPOT-5 衛(wèi)星是法國(guó)SPOT 公司于2002 年5 月4 日成功發(fā)射的用于對(duì)地遙感的近極地太陽(yáng)同步軌道衛(wèi)星。①SPOT 衛(wèi)星數(shù)據(jù)由于其較高的地面分辨率、可側(cè)視觀測(cè)并生成立體像對(duì)和在短時(shí)間內(nèi)可重復(fù)獲取同一地區(qū)數(shù)據(jù)等特點(diǎn)，避免了像對(duì)間由于獲取時(shí)間的不同而存在的輻射差，大大提高了影像獲取的成功率，受到廣大遙感用戶的青睞。②由于SPOT-5 數(shù)據(jù)缺少藍(lán)光波段，導(dǎo)致直接利用原有的影像波段進(jìn)行組合并不能夠獲得逼近自然色的真彩色圖像效果，所以我們需要對(duì)SPOT-5遙感影像進(jìn)行真彩色模擬合成處理以方便各類(lèi)成圖的需求。③

本文以真彩色經(jīng)驗(yàn)處理算法為原理，結(jié)合空間建模語(yǔ)言（SML）、ERDAS的宏語(yǔ)言（EML），運(yùn)用ERDAS IMAGINE軟件建立波段之間的代數(shù)運(yùn)算模型，建立基于ERDAS IMAGINE的真彩色處理用戶模塊。

1 SPOT5真彩色模擬經(jīng)驗(yàn)算法

本文通過(guò)對(duì)典型地物單波段的灰度分析，對(duì)真彩色遙感影像進(jìn)行各個(gè)波段不同值之間的相互組合，并對(duì)結(jié)果進(jìn)行比對(duì)，反推出能夠最大限度逼近自然色彩的各波段組合的相應(yīng)運(yùn)算公式，從而實(shí)現(xiàn)影像的偽自然色轉(zhuǎn)換。④即：將原來(lái)的綠波段當(dāng)作藍(lán)波段;綠波段用綠波段、紅波段按7：3的加權(quán)算術(shù)平均值代替;紅波段用紅波段、近紅波段按9：1的加權(quán)算術(shù)平均值代替。具體的經(jīng)驗(yàn)公式如下：（公式中RNC對(duì)應(yīng)紅通道，GNC對(duì)應(yīng)綠通道，BNC對(duì)應(yīng)藍(lán)通道;NewB1對(duì)應(yīng)于綠波段，NewB2對(duì)應(yīng)于紅波段，NewB3對(duì)應(yīng)于近紅外波段）。

RNC = 0.0 * NewB1 + 0.9 * NewB2 + 0.1 * NewB3

GNC = 0.7 * NewB1 + 0.0 * NewB2 + 0.3 * NewB3

BNC = 1.0 * NewB1 + 0.0 * NewB2 + 0.0 * NewB3

2 代數(shù)運(yùn)算空間建模

代數(shù)空間建模是以真彩色處理算法為原理，結(jié)合空間建模語(yǔ)言（SML）、ERDAS的宏語(yǔ)言（EML），運(yùn)用ERDAS IMAGINE軟件建立波段之間的代數(shù)運(yùn)算模型，從而實(shí)現(xiàn)ERDAS IMAGINE軟件真彩色處理模塊的加載。⑤具體的將目標(biāo)圖層中的三個(gè)波段分別進(jìn)行偽彩色變換，再對(duì)變換后的三個(gè)波段進(jìn)行整合，拉伸經(jīng)過(guò)合成的圖層，最終輸出得到真彩色合成處理后的SPOT-5遙感影像。得到的SPOT-5真彩色模擬代數(shù)運(yùn)算空間模型形式如圖1。

3 真彩色合成試驗(yàn)

本次真彩色合成試驗(yàn)?zāi)康脑谟谠诮?jīng)不同波段光譜范圍組合方式處理后的SPOT-5影像中，對(duì)比挑選出影像色彩最大程度逼近自然色的影像。

運(yùn)行ERDAS IMAGINE軟件，選擇圖像解譯（Interpreter）模塊→光譜增強(qiáng)（Spectral Enhancement）→SPOT真彩色處理。在彈出的SPOT影像真彩色處理對(duì)話框中，輸入分辨率為10m的濟(jì)南的SPOT-5多光譜影像，輸出文件則根據(jù)相應(yīng)的波段值進(jìn)行命名，在波段光譜設(shè)置范圍內(nèi)對(duì)近紅外、紅、綠波段進(jìn)行不同值的設(shè)置，其余選項(xiàng)保持為初始設(shè)置。

通過(guò)比較對(duì)波段光譜范圍設(shè)置的不同組合后處理獲得的影像，得出在近紅外波段光譜值為4，紅波段光譜值為2，綠波段光譜值為1時(shí)，獲得的SPOT-5影像色彩最逼近自然色彩。

4 試驗(yàn)結(jié)果比較

通過(guò)對(duì)原始SPOT-5影像與處理后影像的同類(lèi)型地物進(jìn)行色彩比較，突出了真彩色合成處理后影像逼近自然色效果（圖2、圖3、圖4）。

5 結(jié)論

本研究目的在于通過(guò)ERDAS建模，實(shí)現(xiàn)SPOT-5影像色彩向自然色彩的逼近。由于ERDAS軟件能提供極具靈活性的模塊組合，使其各項(xiàng)功能都集成在各自所屬的模塊里，能夠被單獨(dú)調(diào)用而不互相牽制。所以本研究通過(guò)結(jié)合真彩色處理算法、EML語(yǔ)言以及ERDAS IMAGINE軟件的空間建模工具，建立了針對(duì)SPOT影像的真彩色合成處理模塊，并將其成功加載在ERDAS IMAGINE軟件上，從而實(shí)現(xiàn)了SPOT-5影像色彩向自然色彩的逼近。得出以下結(jié)論：（1）本研究所得出的真彩色處理模塊沿用了已知的處理算法，加載的模塊存在波段數(shù)量的限制，導(dǎo)致色彩合成的精度不高。（2）經(jīng)過(guò)加載的真彩色處理模塊所合成的SPOT-5影像顏色及清晰度不夠理想，但就遙感影像解譯及判讀方面而言，明顯優(yōu)于未經(jīng)處理的假彩色影像或黑白圖像，具有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。

注釋

① 王照利，黃生，張敏中，馬勝利.森林資源調(diào)查中SPOT5遙感圖像處理方法探討[J].陜西林業(yè)科技，2005.1：27，29，55.

② 楊英蓮，邱新法.SPOT5衛(wèi)星數(shù)據(jù)融合和彩色合成的方法及應(yīng)用[J].青海環(huán)境，2007.1：46-49.

③ 楊薇玉，張述清，向更明.土地利用調(diào)查中SPOT5衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)處理方法的探討[J].地礦測(cè)繪，2007.2：44-46.

④ 王競(jìng)雪，宋偉東，洪洲.空間建模在遙感圖像處理中的應(yīng)用[J].礦山測(cè)量，2006（3）.

⑥ 張金鳳，白云.基于ERDAS空間分析模塊的城市變化檢測(cè)算法的實(shí)現(xiàn)[A].吉林省測(cè)繪學(xué)會(huì).吉林省測(cè)繪學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上）[C].吉林省測(cè)繪學(xué)會(huì)，2008：4.