PIE华迪遥感影像处理软件白皮书V1.5

华迪遥感影像处理软件白皮书北京华迪宏图信息技术有限公司

目录

(44)

1.PIE概述...............................................................................................................................................

2.产品架构 (5)

3.产品关键技术 (6)

4.产品特点和优势 (6)

5.产品功能 (7)

5.1.文件输入/输出 (8)

5.1.1.栅格图像格式 (8)

5.1.2.矢量图像格式 (8)

5.2.影像显示 (8)

5.2.1.放大/缩小/适合窗口/1：1 (8)

5.2.2.漫游/鹰眼 (8)

5.2.3.矢量/字符叠加 (8)

5.2.4.坐标关联 (8)

5.2.5.卷帘 (8)

5.2.6.属性查看 (8)

5.3.影像处理 (9)

5.3.1.大气校正 (9)

5.3.2.几何校正 (9)

5.3.3.影像拼接 (10)

5.3.4.影像裁切 (10)

5.3.5.影像融合 (10)

5.3.6.多波段合成 (11)

5.4.影像增强 (11)

5.4.1.亮度对比度 (11)

5.4.2.色彩调节 (11)

5.4.3.直方图拉伸 (11)

5.5.影像分类 (12)

5.5.1.非监督分类算法 (12)

5.5.2.监督分类算法 (12)

5.5.3.分类后处理 (12)

5.6.影像特性统计与分析 (13)

5.6.1.主成份分析（PCA） (13)

5.6.2.直方图统计 (13)

5.6.3.多波段影像相关性分析 (13)

5.6.4.最佳波段组合分析 (13)

5.7.感兴趣区 (13)

5.7.1.感兴趣区绘制 (13)

5.7.2.感兴趣区管理 (14)

5.7.3.感兴趣区统计 (14)

5.8.矢量功能 (15)

5.8.1.地图叠加 (15)

5.8.2.矢量数据编辑 (15)

5.8.3.属性查询、显示、编辑 (15)

5.9.波段运算 (15)

5.9.1.基础算术运算 (16)

5.9.2.基础逻辑运算 (16)

5.9.3.函数运算 (16)

5.10.数据管理 (16)

5.10.1.矢栅数据分栏管理 (16)

5.10.2.视窗关闭 (16)

5.10.3.视窗平铺 (16)

6.产品运行环境 (16)

6.1.软件环境 (16)

6.2.硬件环境 (16)

1.PIE概述

随着近年来科技的迅猛发展和世界各国投入的不断增加，卫星遥感已成为一项应用越来越广泛的技术，并将在未来几年把人类带入一个多层、立体、多角度、全方位和全天候对地观测的新时代。卫星遥感能够提供准确有效、快速及时地提供多种空间分辨率、时间分辨率和光谱分辨率的对地观测数据。遥感影像所具备的信息量丰富、准确直观以及获取便捷的优势，已越来越多地成为各个专业领域用户的主要数据获取来源，因此各方面对于专业遥感影像处理软件的需求也在与日俱增。

华迪遥感影像处理软件(英文全称：Pixel Information Expert，以下简称PIE)是北京华迪宏图信息技术有限公司自主开发的一款专业遥感影像处理软件，是在对遥感应用客户进行充分调研，认真分析国内外优秀遥感影像处理软件的优缺点的基础上研制开发的一款专业遥感影像处理软件。它支持多种遥感影像数据格式，支持大数据量遥感影像的快速浏览及高效处理；功能上涵盖了遥感影像预处理、影像增强处理、影像信息提取和辅助解译、专题制图输出等功能。

PIE采用多核心CPU并行计算技术，大幅提高了软件运行效率，能更好地适应大数据量的处理需要；采用组件化设计，可根据用户具体需求对软件进行灵活定制，与现有通用的遥感影像软件相比，具有高度的灵活性和可扩展性，能更好地适应用户的实际需求和业务流程。PIE可广泛应用于灾害分析预警、国土资源调查、环境监测、城市/农林变化监测等专业领域。

2.产品架构

PIE是一款桌面应用软件。

软件在逻辑结构上分为数据层、控制层、业务层以及界面层四个层次。其中：数据层包含数据格式I/O和内部数据管理两个功能模块，数据格式I/O提供了对各种栅格及矢量数据格式的支持（读写及格式转换等）、并对内部数据管理模块提供统一的访问接口；而数据管理模块则通过统一数据访问接口，为来自控制层的数据请求提供相应。

控制层是整个软件系统正常工作的核心层，主要包括有流程控制和线程控制两个主要功能模块，这两个模块协同工作，保证软件的各种功能得以高效并正确运行。

业务层则面向用户提供各种满足用户实际业务需求的各种功能，通过统一的接口规范来提供最大的可扩展性，以更好地适应不同的用户需求。

界面层则通过各种界面元素的组合向用户提供友好的人机操作界面，简化用户操作，降低用户的工作强度和复杂度。

3.产品关键技术

（1）大数据量遥感数据支持技术

针对遥感数据量大（G级）的特点以及计算机内存和外存的性能特点，本软件采用了一整套海量数据支持的解决方案，其中采用了内存池、金字塔编码及数据分块处理等多种软件技术，从计算机内存分配和管理、数据I/O和数据分层管理等多方面提高海量数据的浏览及处理速度。

（2）插件式功能扩展技术

以PIE作为软件平台，为不同类型和用途的功能提供一组统一的接口规范，因此可针对不同用户需求开发不同用途和类型的功能模块，并能方便地集成到现有软件平台之上，即提供插件式的功能扩展，也可实现插件之间的各种组合，以满足更为复杂的功能需求。

（3）智能化的遥感影像信息提取技术

本软件充分借鉴和应用了目前先进的模式识别及人工智能技术，包括人工神经网络理论、模糊数学理论等，能对遥感数据进行充分挖掘，为用户提取更多有用信息提供帮助。

（4）基于集群的并行处理技术

采用并行计算技术、网格调度技术等先进的集群调度处理技术，支持分布式部署在并行计算集群环境中，并针对实际业务需求，通过可配置界面制定资源的动态配置方案，通过对计算量、数据量和计算资源以及存储资源的评估，智能化制定任务分配及调度机制，实现对海量遥感数据的快速处理，极大的提高了计算资源和存储资源的使用效率。

4.产品特点和优势

■强大的数据支持功能

——支持对大数据量影像的快速浏览和处理

——支持多种栅格数据格式（包括Tiff、GeoTiff、ERDAS img、ENVI img、bil、ers、dem、doq、pix、hgt、nsf、nitf、ntf、jpeg、bmp、png等多种格式）；

——支持多种矢量数据格式（包括shp、mid/mif、E00等数据格式）

——支持数据格式之间的相互转换

■对国产卫星数据的支持

支持多种国产卫星数据的读取和处理，并且依据其传感器参数，提供相应的处理算法，较国外同类软件，能更好地对国产卫星数据进行处理，如中巴资源卫星，环境减灾小卫星，北京1号小卫星等。

■提供多种特征参数反演功能

针对国产卫星传感器的特性，集成多种专门研发的定量遥感反演模型和算法（如表观反照率、地表反射率、净初级生产力、叶面积指数等），可协助用户更好的进行专项业务分析。

■良好的人机交互方式

基于国内实际业务人员使用习惯的深入调研和理解，且对大量同类软件进行调研和比较分析，在软件界面及操作流程上进行仔细地设计和优化，使得本软件具有界面美观，功能明确，容易上手的特点。

■灵活定制开发

PIE的组件化开发模式可为用户提供贴合实际需求的功能模块，针对用户工作领域对模块功能进行深入开发并完善。

5.产品功能

PIE作为一款基础遥感影像处理软件，目前已具备完善的数据格式支持、数据管理、几何处理、辐射校正、影像增强和信息提取等常用功能，可满足用户一般遥感影像处理需求。PIE在功能设计和实现上充分支持国产卫星数据的特点，如提供基于环境小卫星数据的特征参数反演软件包等。

文件输入//输出

5.1.文件输入

5.1.1.栅格图像格式

?支持常用的栅格图像格式的输入输出。

?支持栅格图像数据类型、波段存储方式等参数的自定义设置。

5.1.2.矢量图像格式

支持常用的矢量图形格式的输入输出。

5.2.影像浏览

5.2.1.漫游/鹰眼

支持影像的漫游查看或利用鹰眼功能实时查看目标区域在全图的位置。5.2.2.矢量/字符叠加

支持矢量数据的属性标注的添加和显示（包括文字、地块编号等）。

5.2.3.坐标关联

在地理相关的两幅（或两幅以上）影像上用十字叉丝实时显示鼠标所指位置在另一幅影像上的对应区域。

5.2.4.卷帘

可对影像进行卷帘查看。提供的卷帘模式有：垂直卷帘、水平卷帘以及矩形卷帘。

5.2.5.属性查看

通过窗口的状态栏或右键功能查看当前像素点RGB数值信息和坐标信息。也可查看完整的影像信息，包括：地理信息、投影、分辨率、影像尺寸、影像类型等。

5.2.

6.投影转换

提供多种投影间的相互转换，和坐标自定义功能。

5.3.影像处理

5.3.1.辐射校正

提供太阳高度角校正和基于6S模型的大气校正。

5.3.2.几何校正

PIE几何校正模块提供以下校正方式：

——仿射纠正

——多项式校正

——自动配准

图5-1几何校正

图5-2自动配准

5.3.3.影像拼接

图5-3影像拼接

提供多幅影像的拼接功能，并对重叠区域进行匀色处理。

5.3.4.影像裁切

本软件提供两种裁切方式：

1）根据已有感兴趣区（*.aoi）文件进行裁切；

2）直接绘制感兴趣区进行裁切。

5.3.5.影像融合

图5-4低分辨率多光谱影像图5-5高分辨率全色影像

图5-6影像融合结果

本软件提供色彩归一化（Brovey）和基于亮度平滑滤波调节（SFIM）两种影像融合算法。

5.3.

6.多波段合成

支持同一区域的单波段数据的波段合成，生成多波段影像文件，提高影像的可视效果。

5.4.影像增强

5.4.1.亮度对比度

可调节影像的亮度和对比度。

5.4.2.色彩调节

可分别从影像的色相（H）、饱和度（S）和亮度（I）三个分量进行调节以增强影像的显示效果。

5.4.3.直方图拉伸

支持通过更改影像的拉伸方式达到增强影像的显示效果。

5.5.影像分类

图5-7影像分类

5.5.1.非监督分类算法

非监督分类功能主要用于在没有先验类别知识(训练场地)的情况下，根据影像本身的统计特征及自然点群的分布情况来划分地物类别的分类处理。

本软件提供了K-Means分类和ISODATA分类。

5.5.2.监督分类算法

监督分类则是用确认类别属性的象元作为样本对分类器进行训练，然后去识别其他象元类别属性的分类过程。

本软提供最小距离分类(绝对距离、欧氏距离和马氏距离等)、最大似然分类器和人工神经网络分类等。

5.5.3.分类后处理

?分类后处理

提供多种分类后处理功能：聚类统计、去除分析、过滤分析等分析功能。

?分类统计/评价

提供分类后统计以及总体分类精度、混淆矩阵、Kappa系数等精度评价指标。

?分类结果矢量化

提供单一类别或多类别分类结果的矢量化输出功能。

5.6.影像特性统计与分析

5.6.1.主成分分析（PCA）

提供对多波段影像数据进行主成分分析，将多维信息进行压缩。

5.6.2.直方图统计

可查看影像的直方图统计信息。

5.6.3.多波段影像相关性分析

分析各波段间的相关性，了解波段间的信息冗余性。

5.6.4.最佳波段组合分析

帮助用户选取信息量大，相关性最小的波段组合，便于影像解译。

5.7.感兴趣区

5.7.1.感兴趣区绘制

图5-8感兴趣区绘制

感兴趣区绘制工具主要用于影像目视解译以及监督分类器中的系统提供了点、线、矩形、椭圆和多边形绘制工具，用户可根据影像实际情况和需要绘制出不同形状的感兴趣区域。

5.7.2.感兴趣区管理

图5-9感兴趣区管理

在感兴趣区管理对话框中，将不同的感兴趣区对象添加到不同类别中管理。提供添加删除对象、添加删除类别、以及隐藏清空等常用操作。为分类样本选取过程中不可缺少的一部分。

5.7.3.感兴趣区统计

图5-10光谱统计与常规统计

?提供两种选区统计：

1）常规统计：支持对指定选区的面积、线段长度以及端点位置的统计

2）光谱统计：支持对指定选区的光谱信息进行统计与显示。

?提供统计图和统计结果导出功能，并能自定义统计图背景色。

5.8.矢量功能

图5-11矢量与栅格数据叠加

5.8.1.地图叠加

支持矢量图层和栅格图层的叠加。

5.8.2.矢量数据编辑

支持矢量数据的编辑，添加或移除。

5.8.3.属性查询、显示、编辑

支持矢量对象的属性查看，选择属性显示方式和编辑属性。

5.9.波段运算

图5-12波段运算

5.9.1.基础算术运算

支持波段间的加、减、乘、除4种基础运算。

5.9.2.基础逻辑运算

支持波段间的与（AND）、或（OR）、非（NOT）、异或（XOR）等四种逻辑运算。

5.9.3.函数运算

支持常见的函数运算，包括三角函数、对数函数和最值函数等。

5.10.数据管理

5.10.1.矢栅数据分栏管理

通过对栅格数据和矢量数据的分栏实现对所有数据的统一管理和操作。

5.10.2.视窗关闭

支持一次关闭所有影像窗口。

5.10.3.视窗平铺

对已经打开的视图窗口进行平铺显示，以方便用户对所有打开影像的浏览。

6.产品运行环境

6.1.软件环境

Windows2000/NT/XP/Vista/7

6.2.硬件环境

推荐硬件安装环境：

CPU：P4 2.0及以上，推荐多核处理器；

内存：512M及以上，推荐1G以上；

硬盘：5G以上，空闲空间5G及以上。

显示器分辨率：800*600以上，推荐1024*768以上分辨率。

注：要获得更好的处理性能，可使用更高性能的处理器和增加更大的内存容量或更高速的大容量硬盘。