Lv Fe II Ws1415 2 Envi Einführung

Institut fr Geotechnik und Markscheidewesen

Wintersemester 2014/2015

Fernerkundung II

Einfhrung in ENVI mit multispektralen Daten

Dr.-Ing. Diana Walter

[email protected]

Prof. Dr.-Ing. W. Busch

Institut fr Geotechnik und Markscheidewesen Abteilung Markscheidewesen und Geoinformation


Wintersemester 2014/2015 - Fernerkundung II d.walter igmc tu-clausthal 2014 2

Zeitp

lan

Mo., 27.10.2014 Einfhrung und Wiederholung Mo., 03.11.2014 ENVI Einfhrung (1) Mo., 10.11.2014 ENVI Einfhrung (2) Mo., 17.11.2014 ENVI Einfhrung (3) Mo., 24.11.2014 Hauptkomponentenanalyse Mo., 01.12.2014 Bildklassifizierung Mo., 08.12.2014 Digitale Hhenmodelle Mo., 15.12.2014 Erstellung eines DHM aus ASTER-Daten Mo., 05.01.2015 Einfhrung IDL Programmierung (1) Mo., 12.01.2015 Einfhrung IDL Programmierung (2) Mo., 19.01.2015 Einfhrung IDL Programmierung (3) Mo., 26.01.2015 Hausarbeit IDL Programmierung Mo., 02.02.2015

jeweils 10:15 11:45 Uhr im GIS-Pool des IGMC

Zeitplan



ENVI the Environment for Visualizing Images (aktuelle Version 5.2, GIS-Pool Versionen 4.8 & 5.1)

- Hersteller: ehemals RSI und Creaso - seit 2004 vertrieben von ITT VIS (Visual Information

Solutions) bzw. seit 31.10.2011 Exelis VIS ENVI Funktionen: - Bildprozessierung & Bildanalyse & Algebra - Raster- und Vektordaten Verarbeitung - Hhendaten (Gelndeanalysen) - Mosaikisierung, Change Detektion, Klassifikation, spektrale Analysen, etc. - Spezielle Module: SARscape, Atmospheric Correction, DEM Extraction, Orthorectification

IDL Interactive Data Language (aktuelle Version 8.4, GIS-Pool Versionen 8.0 & 8.1) - Programmiersprache mit graphischer Entwicklungs-

umgebung - Bildprozessierung und Signalprozessierung,

Datenanalyse und Visualisierung, Mathematische und statistische Funktionen

Software ENVI

http://www.exelisvis.com/



Nutzung auf Home-PC 1) ENVI verfgbar ber Campus-Software \\nas.tu-clausthal.de\campussoftware\ittvis

Infos siehe: http://www.rz.tu-clausthal.de/dienste/software/campussoftware/envi-idl/

2) Download & Installation ENVI 5.1 und IDL 8.3

3a) Temporre Lizenzdatei (erhltlich ber Dozentin; gltig bis zunchst 19.11.2014!!!) kopieren in z.B. C:\Programme\Exelis\License

Aktivieren der Lizenz ggf. ber Startmen IDL8.3 > Tools > License Wizard Install a license you have received Lizenzdatei im jeweiligen Ordner auswhlen

3b) Alternative Lizenz: Nutzung der RZ-Lizenz (aktuell gltig bis 31.12.2014)

Systemsteuerung Systemeigenschaften > Erweitert > Umgebungsvariablen Systemvariable: LM_LICENSE_FILE NEU erstellen oder BEARBEITEN Wert der Variablen: 7664@[email protected] EINFGEN oder ERGNZEN (Semikolon bei mehreren Eintrgen nutzen)

4) Start ENVI und/oder IDL

Software ENVI



Startmen Entweder nur ENVI oder ENVI+IDL starten Vorteil ENVI+IDL: ermglicht Datenaustausch Nur IDL IDL Workbench zum Programmieren

- Arbeitsbereich: D:\FernerkundungII\IDL Start von ENVI in IDL: envi in Befehlszeile eingeben ENVI Classic wird gestartet

Neues ENVI mit neuer Graphischen Benutzeroberflche (GUI) Display und Layer

Manager + Toolbox

Start von ENVI und IDL

Hauptmen ENVI Classic



Aufbau der neuen ENVI-GUI

Layer Manager Display

Toolboxen

Wo befindet sich die jeweiligen Funktionen etc. bei der neuen ENVI GUI?

siehe Hinweis-Kstchen auf den Folien!!!



Men File Allgemeine Dateioperationen

- ffnen/ Importieren - Speichern / Exportieren (Save File

As) - Viele Datenformate lesbar (Raster,

Vektor, ASCII), auch Daten ohne Format (z.B. BSQ, BIL, BIP

Datenaustausch zwischen ENVI und IDL Import/Export IDL Variable

Bandspeicher auslesen Speichern und ffnen von Sessions Einstellungen Beenden

Neue ENVI-GUI:

File > Open As > Generic Formats > ASCII



Host: [27 20 ] [215 28] [223 216] [231 224] Network: [231 224] [223 216] [215 28] [27 20 ] Beispiel: Zahl 5 32 Byte (4x4 Byte Blcke) Host (Intel) [0 0 0 0 0] [0 0 0 0] [0 0 0 0] [0 0 1 1] Network (IEEE) [0 0 1 1] [0 0 0 0] [0 0 0 0] [0 0 0 0]

Neue ENVI-GUI: File > Open As > Binary Nach Fehlermeldung erscheint Header Info-Abfrage

Men File Datentypen:

- Byte - Integer ganze Zahlen, 16bit: 215 - Unsigned Int 16bit: 0- 216

- Long Integer 32bit: 231 - Floating Point 32bit: rationale Zahlen

Byte Order: - Host (Intel) Little Endian - Network (IEEE) Big Endian

Speicherschema: - BSQ = Band Sequential (ENVI Standard) - BIL = Band Interleaved by Line - BIP = Band Interleaved by Pixel



Men Basic Tools Allgemeine Werkzeuge

- Vernderung der geometrischen Auflsung - Ausschnitte erzeugen - Spiegeln / Rotieren

Statistiken (rasterbasiert) Raster-Algebra (Band Math) Spektrale Berechnungen Mosaikierung von mehreren Bildern Ausmaskierung von Pixeln Vorverarbeitung der Daten

(Preprocessing): - Kalibrierung - Konvertierung, z.B. von komplexen Zahlen - Spezifische Werkzeuge fr verschiedene

Sensoren, z.B. zur Georeferenzierung

Neue ENVI-GUI: Toolbox: Mosaicking > Pixel Based Mosaicking



Neue ENVI-GUI Toolbox

Nutzung der Search Funktion

usw.

Men Basic Tools



Men Classification Thematische Klassifizierung von FE-Daten berwachte Klassifikation, z.B.:

- Maximum Likelihood - Minimum Distance - Neural Network

Unberwachte Klassifikation - IsoData - K-Means

Entscheidungsbume Nachbearbeitung der Klassifikationsergebnisse

Neue ENVI-GUI: Toolbox: Classification



Men Transform Geometrische Auflsungsverbesserung

(Image Sharpening) Hauptkomponentenanalyse (Principial

Components Analysis) Band Ratio Berechnung z.B. NDVI Farbraum-Konvertierungen (RGB, HSV,

HLS) Vernderung des Wertebereichs der

Daten (Stretching) Erzeugung synthetischer Farbbilder Vegetationsbestimmung

- NDVI - Tasseled Cap Index

NIR - Rot NIR + Rot

NDVI =




Neu ENVI-GUI NDVI: Toolbox > Spectral > Vegetation > NDVI

Men Transform



Men Filter Konvolutionsfilter

- High-/Low-Pass - Laplace, Median - Gerichtete Kernel (z.B. NW SE)

Morphologische Filter - Erosion (Erode, Dilate) - ffnen, Schlieen

Textur-Filter - Beschreibung der Homogenitt in

der Nachbarschaft mit verschiedenen Parametern beschrieben (Varianz, Median, Mittelwert, Entropie, Schiefe, ...)

Adaptive Filter - Lee, Frost, etc.

Filterungen mit Fourier in den Frequenzraum




Men Spectral Werkzeuge fr hyperspektrale

Fernerkundungsdaten Vorverarbeitung Analysen Berechnungen (Spectral Math) Vergleich mit Referenzdaten

aus spektralen Bibliotheken (Spectral Libraries)

--- Goethit -FeO --- Hmatit Fe2O3 --- Jarosit K2Fe6(SO4)4(OH)12

Beispiel: 1. Spectral > Spectral Libraries > Spectral Library Viewer

2. Open > Spectral Library

3. ffne z.B. usgs_veg_sli

Doppelklick im Fenster Selected Input File: und dann einzelne Spektrale Signaturen

Neue ENVI-GUI:

Toolboxen: Spectral, SPEAR, THOR, etc.



Men Map Registrierung ber Passpunkte Orthorektifizierung (Entzerrung) Mosaikisierung Georeferenzierung Koordinatentransformation

- Punkte (Map Coordinate Converter) - Bilder (Convert Map Projektion)

Erstellung von Multi-Band Daten (Layer Stacking)

GPS-Daten einlesbar

Quelle: Bezirksregierung Kln, GEObasis.nrw

Neue ENVI-GUI: Toolbox: Geometric Correction



Men Vector Verarbeitung von Vektordaten

(Punkte, Linien, Flchen, etc.) - ffnen - Neu erzeugen - Intelligent digitalisieren

einfach - Konvertierungen

Erstellung von Hhenmodellen aus Isolinien oder XYZ-Punktdaten




Men Topographic Hhenmodelle

- ffnen - Bearbeiten z.B. Lcher schlieen

Topographische Merkmale berechnen 3D-Ansichten erstellen

Neue ENVI-GUI: Toolbox: Terrain



Men Window Zum Verwalten der vielen Fenster von ENVI Finden von Fenstern Anzeigen der geffneten Dateien und Bnder Maus-Funktionsanzeige Informationen zu den dargestellten Daten (Display

Information) Cursor-Pixelwert Anzeige Verlinkung von Displays

Men Help Brauchbare Hilfe!!!

Neue ENVI-GUI: File > Data Manager



Darstellungsfenster (ENVI Classic) ENVI Classic benutzt drei Fenster zur Darstellung

eines Bildes Band-Auswahl in Available Bands List

Bild-Fenster (Image), Original-Auflsung Zoom- Bereich

bersichtsfenster (Scroll), verkleinert

Zoom-Fenster, vergrert

Bild-Bereich

Verfgbare Dateien und Kanle / Bnder

Ausschnitt verkleinern (+) bzw. vergrern (-)



Darstellungsfenster (ENVI) ENVI (Neue GUI) Darstellung in einem Fenster

Ein/Ausblenden ber Layer Manager Band-Auswahl in Data Manager (File > Data Manager)



Darstellungsfenster (ENVI) Men: Display NEU: View Swipe Auf- und Zurollen zweier Bilder NEU: View Flicker Hin- und Herschalten zw. 2 Bildern NEU: View Blend Kontinuierliches Umschalten



ENVI Classic Image Viewer

Men File Speichern des Bildes, wie es angezeigt wird

Men Overlay berlagern von Vektordaten (z.B. Isolinien)

Men Tools Bilder miteinander verknpfen (linken) Profile erstellen (X, Y, Arbitrary, Z) Farbtabelle ndern (Color Mapping ENVI

Color Tables...) Beachte: nur fr Grauwertbilder!!! 1 Kanal auswhlen

Pixelwerte ablesen; Strecken messen 2D Scatter Plot, 3D Surface View, ...

Men Enhance Bildanzeige verbessern

- Einfache Filterung - Kontrastverbesserung (Contrast

stretch)



ENVI (neue GUI) Funktionen ber Men starten oder Buttons

Men File Speichern des Bildes, wie es angezeigt

wird (File > Chip View To > File ...) etc.

Men Display Profile erstellen (X, Y, Arbitrary, Z) Cursor Value View Blend, Flicker, Swipe

Helligkeits- und Kontrastverbesserung Contrast stretch etc.

Weitere Werkzeuge Pixelwerte ablesen Zielkreuz Strecken messen Zoom-Werkzeuge Zeichen-Werkzeuge



Verlinken von zwei oder mehreren Bildern & Cursor Location/Value

ENVI Classic: 1. 2 oder mehr Bilder ffnen 2. Kontextmen im Image Window

ber Rechten Mausklick ffnen Link Displays...

Cursor Location/Value... 3. Transparenzgrad einstellbar!

ENVI (neu GUI): 1. Views > Create New View 2. Views > Link Views 3. Im Fenster Link Views: Pixel Link New

Link Bilder mit links anklicken OK 4. Aufhebung der Verlinkung Remove 5. Cursor Value

Ergebnis: Beide Viewer zeigen den gleichen Bildausschnitt!



Beispiel Meteosat

METEOSAT: Meterological Satellite Wetterinformationen fr die um den Nullmeridian liegenden Regionen seit 1977 Reihe geostationrer Satelliten (1-9) der europischen Organisation EUMETSAT 2004 ist der 1. Satellit der zweiten Generation gestartet (MSG-1=Meteosat-8) Seit 2006: Meteosat-9 Wiederholzyklus 15min

Kanle HRV (0,4-1,1m ) panchromatisch VIS6 (0,5-0,6m ) VIS Grn VIS8 (0,7-0,8m ) VIS Rot IR16 (1,5-1,8m ) NIR IR39 (3,9m) SWIR IR87, 97, 108, 120, 134 (8-14m) TIR-Kanle WV62/ WV73 (6,2/ 7,3m) Water Vapour

11136 x 11136 Pixel = ca. 1x1 km im Bildzentrum ( 124 Megapixel)

3712 x 3712 Pixel = ca. 3 x 3 km im Bildzentrum

Kostenlose Daten nach Registrierung: http://www.eumetsat.int/ (Home > Main > Data Access)



Darstellung einer METEOSAT-Szene mit ENVI (1) Vorarbeiten: Alle Dateien aus Available Bands List entfernen File > Open Image File

- D:\FernerkundungII\bungsdaten\METEOSAT\MSG_komplett_20060718 - mehrere Dateien knnen gleichzeitig geffnet werden alle Dateien

markieren mit Umschalt-Taste ffnen Geladene Dateien erscheinen in der Available Bands List Darstellung eines Bildes

- Gray Scale 1 Band whlen Load Band o. Doppelklick auf Band 1 - Ein zweites Band darstellen: New Display Load Band Alternativ: rechter Mausklick auf Band Load Band to New Display - RGB Color 3 Bnder fr R, G und B whlen Load Data

- METEOSAT: R = IR16 G = VIS8

B = VIS6 - LANDSAT ETM+: R = 30, G = 20, B = 10

Bildbereich wechseln z.B. Deutschland

ENVI (neue GUI) RGB-Darstellung nur fr Multiple Layer Files mglich Toolbox: Raster Management > New File Builder



Darstellung einer METEOSAT-Szene mit ENVI (2)

Graustufen-Bilder farbig darstellen Image Viewer Tools Color Mapping ENVI Color Table Beachte! Funktioniert nur bei Graustufen-Darstellungen, nicht RGB



ENVI (neue GUI) Vorteil der Darstellung von Skalen und nderungen

Raster Color Slices...



Darstellung einer METEOSAT-Szene mit ENVI (3)

Falschfarben-Darstellung erstellen Available Bands List RGB Color Display whlen

3 beliebige Bnder fr R, G, B whlen Load RGB

Datenwerte anzeigen lassen Rechte Maustaste auf Bild Cursor Location/Value... DN-Werte und Koordinaten werden angezeigt

Anzahl der Bildpixel pro Band

Rechter Mausklick auf Dateiname (nicht Band!) in Available Band List Edit Header...

Verschiedene Kanalkombinationen

DN-Wert (Digital Number) des Pixels



Darstellung einer METEOSAT-Szene mit ENVI (4) Zeitreihen-Analyse z.B. Vernderung der Bewlkung alle 15min

1. Alle METEOSAT-Daten aus Available Bands List entfernen!!! Close All Files

2. File Open Image File alle Dateien auswhlen aus: D:\FernerkundungII\bungsdaten\METEOSAT\MSG_HRV_Zeitreihe_20060727

3. Einige Szenen in einem Gray Scale Display ffnen 4. Verlinken



Darstellung einer METEOSAT-Szene mit ENVI (5) Animation von Zeitreihen z.B. Vernderung der Bewlkung

1. Image Fenster Tools Animation... alle Bnder markieren mit Strg-Taste 2. Spatial Subset Image kleinen Bereich durch Ziehen der Maus markieren 3x Ok 3. Geschwindigkeit einstellen z.B. 1 Sekunde 4. Speichern als MPEG File Save Animation As MPEG...

ENVI (neue GUI) Funktion Animation nicht mehr so vorhanden! NEU: und fr Ausschnitte berlagernd

Foliennummer 1Foliennummer 2Software ENVISoftware ENVIStart von ENVI und IDLAufbau der neuen ENVI-GUIFoliennummer 7Foliennummer 8Foliennummer 9Foliennummer 10Foliennummer 11Foliennummer 12Foliennummer 13Foliennummer 14Foliennummer 15Foliennummer 16Foliennummer 17Foliennummer 18Foliennummer 19Foliennummer 20Foliennummer 21Foliennummer 22Foliennummer 23Foliennummer 24Foliennummer 25Foliennummer 26Foliennummer 27Foliennummer 28Foliennummer 29Foliennummer 30Foliennummer 31Foliennummer 32

Documents

Lv Fe II Ws1415 2 Envi Einführung