PIE-hyp高光譜影像預處理
由於受傳感器系統本身因素和外界環境條件的影響，高光譜影像中存在一定的噪聲，以及不同程度、不同性質輻射量的失真和幾何畸變等現象。這些畸變和失真均會導致圖像質量下降，嚴重影響其應用效果，必須進行預處理，削弱其影響，為后續的高光譜應用奠定基礎。
高光譜遙感影像的預處理主要包括條帶噪聲去除、波段間配准、數據壓縮、輻射定標、大氣校正、幾何校正等處理環節。
PIE-Hyp軟件支持GF-5、珠海一號、Hyperion等國內外主流高光譜影像的全流程預處理。
1.GF-5 AHSI數據預處理
根據GF-5高光譜數據的特點，將GF-5 AHSI可見光-近紅外波段和短波紅外波段兩部分的高光譜數據合並為一個單一的影像文件，以便進行后續的輻射定標、大氣校正等相關預處理操作。對GF-5 AHSI數據進行合並處理時，需要進行以下處理：
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合並過程中默認剔除25個水汽強吸收波段：GF-5 AHSI數據短波紅外波段中存在兩個水汽強吸收帶，區間范圍分別為波長1350-1426nm和1798-1948nm，在短波紅外文件中與波長對應的是波段43-50和96-112兩個范圍內，共計25個波段。
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舍棄波長重合波段中短波紅外部分（SWIR）的前4個波段： GF-5 AHSI數據可見光波段和短波紅外波段中存在部分波段重合，關於選取VNIR部分還是SWIR部分，可根據波長重合部分對成像質量的影響進行取舍。
1.1主要內容
通過PIE-Hyp對GF-5 AHSI數據進行數據預處理操作。
1.2學習目標
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熟練掌握GF-5 AHSI數據預處理基本操作。
1.3使用數據
| 序號 | 數據名稱 | 數據說明 |
| 1 | GF5_AHSI_E116.18_N38.72_2019 0522_005511_L10000045165 | 待進行預處理的GF-5高光譜影像數據 |
| 2 | DEM.tif | 同一區域的高程數據 |
1.4GF-5 AHSI數據預處理操作
選擇功能菜單欄【圖像預處理】à【高光譜影像預處理】à【GF-5前期預處理】，打開"GF5-AHSI前期預處理"對話框。
圖 GF5-AHSI前期預處理對話框
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VNIR影像數據：輸入GF-5可見光-近紅外影像數據；
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SWIR影像數據：輸入GF-5短波紅外影像數據；
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VNIR波長文件：輸入GF-5可見光-近紅外數據的中心波長、半高寬文件；
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SWIR波長文件：輸入GF-5短波外數據的中心波長、半高寬文件；
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是否剔除重合波段：選擇是否舍棄波長重合波段中短波紅外部分（SWIR）的前4個波段或者可見光-近紅外部分（VNIR）的后6個波段,默認是剔除短波紅部分的前4個波段，也可根據波長重合部分對成像質量的影響進行取舍；
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是否剔除水汽吸收波段：選擇是否默認剔除25個水汽強吸收波段，由於受水汽吸收等因素影響，水汽吸收波段影像通常無值或質量較差，默認是剔除水汽吸收波段；
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輸出文件：設置輸出結果的保存路徑及文件名。
所有參數設置完畢后，點擊【確定】按鈕，軟件進行GF-5 AHSI數據預處理。輸出結果默認是301個波段，包含了中心波長和半高寬等波長信息。
選擇功能菜單欄【圖像預處理】à【高光譜影像預處理】à【GF-5輻射定標】，打開"GF5-AHSI輻射定標"對話框：
圖 GF5-AHSI輻射定標對話框
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影像文件：輸入GF-5經前期預處理合並后的結果數據；
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VNIR定標系數文件：輸入GF-5可見光-近紅外數據的輻射定標系數文件；
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SWIR定標系數文件：輸入GF-5短波外數據的輻射定標系數文件；
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太陽高度角文件：輸入太陽高度角文件；
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太陽高度角波段：當輸入太陽高度角文件后會默認讀取文件中的第二波段作為太陽高度角波段；
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定標類型：選擇定標為表觀輻亮度或者表觀反射率；
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輸出文件：設置輸出結果保存路徑及文件名。
所有參數設置完畢后，點擊【確定】按鈕，軟件進行輻射定標處理。
選擇功能菜單欄【圖像預處理】à【高光譜影像預處理】à【大氣校正】，打開"高光譜大氣校正"對話框。
圖 高光譜大氣校正對話框
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傳感器類型：選擇需要進行大氣校正的高光譜數據的傳感器類型，包括GF5-AHSI和ZH1-OHS，在此選擇GF5-AHSI數據；
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數據類型：設置輸入的高光譜數據類型，目前軟件版本僅支持表觀反射率大氣校正操作；
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影像文件：輸入GF-5 AHSI數據輻射定標后得到的表觀反射率數據；
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元數據文件：輸入GF-5 AHSI數據對應的元數據XML文件；
圖 大氣校正參數對話框
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檢查和設置：
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設置衛星平台參數：設置待處理影像中心經緯度、傳感器高度、地表平均高程、飛行日期、飛行時間等參數信息，一般衛星平台的相關參數均可從待處理影像文件夾中的元數據文件（XML文件）中自動獲取，無需修改；
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設置反演參數：
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大氣模式：選擇大氣模式，支持系統自動選擇和手動選擇兩種方式。
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氣溶膠類型：選擇氣溶膠類型。PIE-Hyp軟件目前提供六種常規的氣溶膠類型，包括大陸型氣溶膠、海洋型氣溶膠、城市型氣溶膠、沙塵型氣溶膠、煤煙型氣溶膠、平流層型氣溶膠。
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設置參設置反演參數：
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初始能見度
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逐像元反演氣溶膠：PIE-Hyp軟件內置了反演氣溶膠光學厚度的程序。選擇"是"，表示進行氣溶膠光學厚度的反演處理；選擇"否"，則不進行反演氣溶膠，而是直接使用初始能見度轉換的AOD值賦給影像的每個像元，作為每個像元的初始氣溶膠光學厚度。
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圖 高光譜大氣校正對話框
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光譜濾波窗口：選擇濾波處理過程中濾波窗口的大小，濾波窗口大小只能為奇數，最大窗口為15*15，濾波窗口越大，光譜曲線越平滑，可能會因為去噪過度導致光譜失真，濾波窗口增大的同時運算量也會隨之增加，默認不做濾波處理；
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輸出信息：選擇是否輸出氣溶膠反演產品和水汽反演產品；
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反射率文件：設置輸出結果保存路徑及文件名。
所有參數設置完畢后，點擊【確定】按鈕，軟件進行GF-5 AHSI數據的大氣校正處理。
選擇功能菜單欄【圖譜分析】à【光譜處理】à【Savitzky-Golay濾波】，打開"Savitzky-Golay濾波"對話框。
圖 Savitzky-Golay濾波對話框
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輸入文件：輸入要進行濾波處理的GF-5 AHSI數據；
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濾波參數：設置濾波的點數、多項式階次和緩存大小；
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點數：輸入整數，如1，2，3…，對整個光譜曲線進行窗口移動平滑，該項代表一次擬合的點數，也是曲線擬合窗口的大小或長度；
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多項式階次：輸入整數，如1，2，3…，表示擬合多項式的階次，階次越高，曲線擬合越完整，但噪聲去除越不明顯，與擬合窗口點數相配合進行設置；
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緩存大小：設置影像處理過程中的緩存塊大小，緩存值設置越大，對計算機運行內存要求越高，值設置越小，計算機讀取數據次數增加，會增加計算讀取數據的時間，默認值為128MB。
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輸出文件：設置輸出結果的保存路徑及文件名，輸出結果為光譜維度濾波后的影像文件。
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所有參數設置完成后，單擊【確定】按鈕，軟件進行Savitzky-Golay濾波處理。
選擇功能菜單欄【圖像預處理】à【幾何校正】à【正射校正】，打開"正射校正"參數設置對話框。
圖 正射校正對話框
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輸入文件：輸入待處理的高光譜影像文件；
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RPC文件：輸入與待處理影像對應的RPC系數文件，此文件為衛星遙感影像數據自帶；
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GCPs文件：輸入地面控制點文件，可以為野外采集的控制點文件，也可以為通過圖像匹配處理獲得的控制點文件，此設置為可選項；
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高程設置：可以設置為常值，也可以輸入與原始影像對應的DEM數據；
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重采樣設置：設置重采樣方法以及輸出影像的X分辨率、Y分辨率，支持最近鄰域法、雙線性插值、三次卷積法三種采樣方式；X分辨率，Y分辨率單位默認為度，度與米之間的轉換關系為（赤道附近）：1米≈0.00001度；
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輸出空間參考：設置輸出文件的投影方式；
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輸出文件：設置輸出文件的保存路徑及文件名。
所有參數設置完畢后，點擊【確定】按鈕，軟件進行影像正射校正處理
1.5操作技巧
技巧1通常情況下，點數和多項式階次按系統默認設置即可。點數設置越大，多項式階次也應該設置增大，曲線擬合越好，對波譜曲線平滑效果越好；如果點數設置增加，多項式階次設置減少，曲線擬合不充分，波譜曲線平滑過度，波譜信息出現丟失。
1.6常見問題
暫無。
1.7復習思考題
(1)使用演示數據或其他GF-5 AHSI遙感數據進行預處理操作，掌握GF-5 AHSI遙感數據的預處理過程，並對GF-5 AHSI數據預處理結果進行分析。
2.OHS-1數據預處理
2.1主要內容
通過PIE-Hyp對OHS-1數據進行數據預處理操作。
2.2學習目標
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熟練掌握OHS-1數據預處理基本操作。
2.3使用數據
| 序號 | 數據名稱 | 數據說明 |
| 1 | HAM2_20190521202580_0008_L1_MSS_CCD2 | 待進行預處理的珠海一號高光譜影像數據 |
2.4OHS-1數據預處理操作
選擇功能菜單欄【圖像預處理】à【高光譜影像預處理】à【OHS波段合成】，打開"ZH1-OHS波段合成"對話框。
圖 ZH1-OHS波段合成對話框
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輸入元數據文件：輸入珠海一號OHS數據的元數據XML文件；
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輸出文件：設置輸出結果的保存路徑及文件名。
所有參數設置完畢后，點擊【確定】按鈕，軟件進行珠海一號OHS波段合成處理。輸出數據包含32個波段。
選擇功能菜單欄【圖像預處理】à【高光譜影像預處理】à【OHS輻射定標】，打開"ZH1-OHS輻射定標"對話框。：
圖 ZH1-OHS輻射定標對話框
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影像文件：輸入珠海一號OHS數據經前期合並后的結果數據；
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元數據文件：輸入珠海一號OHS數據的元數據XML文件；
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定標系數文件：輸入珠海一號OHS數據的輻射定標系數文件；
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定標類型：選擇定標類型，為表觀輻亮度或者表觀反射率；
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輸出數據存儲格式：選擇輸出結果的存儲格式，提供BSQ、BIP和BIL等三種存儲方式；
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輸出文件：設置輸出結果的保存路徑及文件名。
所有參數設置完畢后，點擊【確定】按鈕，軟件進行珠海一號OHS數據輻射定標處理。
選擇功能菜單欄【圖像預處理】à【高光譜影像預處理】à【大氣校正】，打開"高光譜大氣校正"對話框。
圖 高光譜大氣校正對話框
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傳感器類型：選擇需要進行大氣校正的高光譜數據的傳感器類型，包括GF5-AHSI和ZH1-OHS，在此選擇ZH1-OHS ；
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數據類型：設置輸入的高光譜數據類型，目前軟件版本僅支持表觀反射率大氣校正操作；
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影像文件：輸入珠海一號OHS數據輻射定標后的數據；
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元數據文件：輸入珠海一號OHS數據對應的元數據XML文件；
圖 大氣校正參數對話框
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檢查和設置：
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設置衛星平台參數：設置待處理影像中心經緯度、傳感器高度、地表平均高程、飛行日期、飛行時間等參數信息，一般衛星平台的相關參數均可從待處理影像文件夾中的元數據文件（XML文件）中自動獲取，無需修改；
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設置反演參數：
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大氣模式：選擇大氣模式，支持系統自動選擇和手動選擇兩種方式；
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氣溶膠類型：選擇氣溶膠類型。PIE-Hyp軟件目前提供六種常規的氣溶膠類型，包括大陸型氣溶膠、海洋型氣溶膠、城市型氣溶膠、沙塵型氣溶膠、煤煙型氣溶膠、平流層型氣溶膠。
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初始能見度
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逐像元反演氣溶膠：PIE-Hyp軟件內置了反演氣溶膠光學厚度的程序。選擇"是"，表示進行氣溶膠光學厚度的反演處理；選擇"否"，則不進行反演氣溶膠，而是直接使用初始能見度轉換的AOD值賦給影像的每個像元，作為每個像元的初始氣溶膠光學厚度。
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圖 高光譜大氣校正對話框
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光譜濾波窗口：選擇濾波處理過程中濾波窗口的大小，濾波窗口大小只能為奇數，最大窗口為15*15，濾波窗口越大，光譜曲線越平滑，可能會因為去噪過度導致光譜失真，濾波窗口增大的同時運算量也會隨之增加，默認不做濾波處理；
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輸出信息：選擇是否輸出氣溶膠反演產品和水汽反演產品；
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反射率文件：設置輸出結果保存路徑及文件名。
所有參數設置完畢后，點擊【確定】按鈕，軟件進行珠海一號OHS數據的大氣校正處理。
選擇功能菜單欄【圖像預處理】à【幾何校正】à【正射校正】，打開"正射校正"參數設置對話框。
圖 正射校正對話框
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輸入文件：輸入待處理的高光譜影像文件；
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RPC文件：輸入與待處理影像對應的RPC系數文件，此文件為衛星遙感影像數據自帶；
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控制點文件：輸入地面控制點文件，可以為野外采集的控制點文件，也可以為通過圖像匹配處理獲得的控制點文件，此設置為可選項；
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高程設置：可以設置為常值，也可以輸入與原始影像對應的DEM數據；
-
重采樣設置：設置重采樣方法以及輸出影像的X分辨率、Y分辨率，支持最近鄰域法、雙線性插值、三次卷積法三種采樣方式；X分辨率，Y分辨率單位默認為度，度與米之間的轉換關系為（赤道附近）：1米≈0.00001度；
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輸出空間參考：設置輸出文件的投影方式；
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輸出文件：設置輸出文件的保存路徑及文件名。
所有參數設置完畢后，點擊【確定】按鈕，軟件進行影像正射校正處理。
2.5操作技巧
暫無。
2.6常見問題
暫無。
2.7復習思考題
(1)使用演示數據或其他珠海一號OHS遙感數據進行預處理操作，掌握珠海一號OHS遙感數據的預處理過程，並對珠海一號OHS數據預處理結果進行分析。