2011开发竞赛ENVI/IDL组作品欣赏——“遥感图像质量分析与处理系统”

作者单位：中国科学院空间应用工程与技术中心（筹）有效载荷应用中心

作品成员：吕赛、朱朝彬

指导老师：李盛阳、黑保琴

1 系统概述

本系统主要面向高分辨率遥感卫星，针对可见光（可见光全色、可见近红外、短波红外）、红外等类型的单通道与多通道遥感图像，根据各种数据类型特点，从辐射、光谱、几何等综合特性出发，包括成像系统的MTF、信噪比、统计量、信息量、边缘、峰度、斜度、平均绝对变差，以及遥感图像的云层含量、综合分析图像的质量，最终以统计报表形式统一输出分析总结报告。在软件设计和实现的过程中，主要针对遥感图像质量评价，基于ENVI/IDL软件平台，利用IDL语言将各个功能模块综合在一个整体框架之中，按照“人无我有，人有我精”的思路来实现相关功能。

2 技术路线

本系统充分利用IDL语言的特点，将各个功能模块综合在一个整体框架中，结构紧凑，功能全面，交互操作便利，响应延迟少，运行稳定，满足特定需求，用户体验良好。

2.1 系统架构

 

图1 系统架构图

2.2 系统流程

 

图2 系统流程设计图

(1) 图像的输入输出

系统可以读取常见的遥感格式图像，如TIFF、IMG、HDF，以及基本的图像格式，如JPEG、PNG、BMP等，对处理后的图像，可以保存为TIFF、JPEG、PNG、BMP等格式；

(2) 图像的显示

在缩略图中拉伸显示载入的图像，在主视图中显示原始图像的低八位。对灰度值分布集中的图像，可以映射到0-255显示或者采用直方图均衡的方式显示，对原始图像，可以选择提取某几位来显示，从而避免8显示器自动截取显示的缺陷。

  在主视图中，默认让图像适合显示区域显示，也可以选择按图像大小1：1来显示。通过鼠标交互操作可以实现图像的平移、缩放，且缩放前后，图像的焦点与鼠标焦点始终重合。

(3) 图像的基本处理

图像的基本处理功能包括平滑、锐化、滤波、去噪、FFT、小波变换、Radon变换、边界提取、形态学运算等

(4) 信息统计分析

图像的信息统计主要包括文件名、存储路径、波段数、行列数、数据类型、存储顺序等基本信息，像素值信息、方差、标准差、绝对偏差、信噪比、峰度、斜度、信息熵等，统计报告可以输出为TXT格式的文档。

(5) 直方图绘制

针对灰度图像和RGB合成图像，分别绘制直方图，根据直方图对像素值的分布范围和遥感器的响应度进行评价。绘制的直方图可以采用PDF格式（IDL8.0新特性）保存输出。

(6) 云含量提取

综合多波段图像，充分利用波段间的冗余信息，对云层含量进行检测并统计分析。对检测到的云，以红色标示，并给出云含量的相对百分比。

(7) MTF计算

采用刃边法，对交互操作选择的ROI区域图像，采用多次迭代拟合，得到检测到的边缘直线，绘制“距离—像素值”散点图，采用费米（Fermi）函数对散点图进行拟合，得到ESF（边缘扩散函数），对ESF求导，得到LSF（线扩展函数），通过离散点对LSF采样后，进行FFT变换，即可求得相应的MTF参数。

3 系统截图

 

多波段图像的读取、基本信息提取和显示

 

傅立叶变换

 

小波变换（直方图均衡）

 

Radon变换

 

Sobel边界提取

 

灰度直方图

  

含云图像、单波段云含量检测结果、多波段云含量检测结果 

选择的ROI区域及检测到的边缘、迭代拟合后得到的边缘

 

边缘扩散函数、线扩展函数拟合结果、MTF统计结果