波谱运算(Spectral Math)工具

Spectral Math是一种灵活的波谱处理工具，可以用数学表达式或IDL程序对波谱曲线（以及选择的多波段图像）进行处理。波谱曲线可以来自一幅多波段图像的Z剖面、波谱库或ASCII文件。

如图15.5为波谱运算的简单示意图——求三个波谱曲线的和。在表达式s1+s2+s3中（波谱运算中的变量是以s开头），可以分别给s1、s2、s3指定为一条波谱曲线，得到的结果是一条波谱曲线（x值与s1、s2、s3一样，y值是三者之和）；也可以s1是一个多波段图像文件（其实是每个像素点的Z-剖面），s2和s3分别是两条波谱曲线，得到的结果是一个与输入的多波段图像一样波段数和行列数的图像。

图15.5波谱运算示意图

下面以求表达式(s1+s2+s3)/3为例介绍Spectral Math工具的使用。输入数据源为ENVI自带的波谱库文件。

• 在主界面中，选择Display→Spectral Library Viewer，启动波谱库浏览器。
• 在Spectral Library Viewer面板左侧，自动加载了ENVI自动波谱库文件。选择veg_lib文件夹里的“sli”波谱库文件。
• 点击波谱列表中的地物名称，其光谱曲线将显示在面板右侧的视图中，任意选择三个光谱曲线（图15.6），可以点击右侧中间的三角箭头浏览已选的波谱列表。

图15.6 Spectral Library Viewer面板

• 在Toolbox工具箱中，双击Spectral/Spectral Math工具，打开Spectral Math面板。
• 在打开的Spectral Math面板中，在文本框Enter an expression中输入表达式(s1+s2+s3)/3，点击Add to List按钮将公式添加到上面的列表中，选中列表中的公式，点击OK；

提示：由于波谱库中的光谱数据类型为浮点型，所以不需要进行数据类型转换。如果输入光谱数据类型为字节型、整型等，需要进行数据类型转换。

• 在弹出的Variables to Spectra Pairings面板中，为s1、s2、s3指定波谱曲线。Output Result to可以选择Same Window或New Window，这里选择New Window，将结果输出到新窗口中。可通过鼠标左键将输入三条曲线拖拽到新的窗口中，结果如图所示，红绿蓝三条曲线为输入波谱，紫色为输出波谱。
• 在Variable to Spectra Pairings 面板中（图15.7），为每个变量指定波谱曲线。或者可以单击Map Variable to Input File按钮指定输入文件。

图15.7 Variable to Spectra Pairings 面板

• 输出结果（Output Result to）：New Window。
• 单击OK按钮执行，结果是一条波谱曲线。

    在波谱运算中也可以使用IDL的数组运算符，以及数据类型转换函数。详细如表15.4所示。

表15.4 波谱运算常用函数和运算符（括号中所示）

一般数学运算符	三角函数	其它的波谱数学选项
加法（+）	正弦（sin(x)）	关系运算（EQ，NE，LE，LT，GE，GT）
减法（-）	余弦（cos(x)）	布尔运算（AND，OR，XOR，NOT）
乘法（*）	正切（tan(x)）	类型转换函数（byte(), fix(), long(), float(), double(), complex()）
除法（/）	反正弦（atan(x)）	返回数组结果的IDL函数
小于（<）	反余弦（acos(x)）	返回数组结果的IDL程序
大于（>）	反正切（atan(x)）	用户自定义的IDL函数和程序
绝对值（abs(x)）	双曲正弦（sinh(x)）
平方根（sqrt(x)）	双曲余弦（cosh(x)）
指数（^）	双曲正切（tanh(x)）
自然指数（exp(x)）
自然对数（alog(x)）

在波谱运算中也可以使用IDL程序和函数，操作步骤与波段运算基本一样。如下自定义函数格式。

FUNCTION sm_func, s1, [s2,..., sn, parameters and keywords]

   processing steps 

   RETURN, result 

END

编译和使用可参考前面章节的波段运算。

摘自《ENVI遥感图像处理方法 第二版》高等教育出版社