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Matlab之光谱预处理及相关操作、插值、坐标轴边框设置（全框）

已有 5657 次阅读 2020-9-14 10:54 |个人分类:matlab|系统分类:科研笔记

1.归一化处理，分为均值归一化（mapminmax）和标准化（mapstd）

1.1mapminmax处理，按行逐行将数据归一化到-1-1，若6次采集的549波段的高光谱数据，如矩阵A为549*6，直接mapminmax（A），表示对于每一个波段，将不同批次采集的数据归一化，消除掉采集时外界因素对单波段的影响；

1.2mapstd处理，同mapminmax，按行逐行将数据标准化到0-1；

PS：对于mapstd处理，如果后续要对数据再微分，因为包含0值，所以可以加减极小值eps，若已经存在eps，则加减eps*0.5；

2.微分diff

按照列对光谱微分，单列表示一个完整的光谱曲线，行表示波段个数；同样，以A为例，diff（A）表示对A按行一阶微分，diff（A，1，2）表示对A按列进行一阶微分，“1”表示几阶微分，“2”表示列，当该位置为“1”时表示行。

3.平滑smooth

smooth表示按列对光谱进行曲线平滑，每列为一个完整光谱，行表示波段个数；

直接smooth（A），表示默认为5*5窗口使用滑动平均法'moving'平滑曲线；

smooth平滑后会变成多行一维向量，根据需求重组成光谱形式；

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4.MATLAB中常用的排列、组合、阶乘函数

（1）求n的阶乘，方法如下：
a、factorial(n)
b、gamma(n+1)
c、v='n!'; vpa(v)

（2）求组合(数)，方法如下：
a、combntns(x,m)    列举出从n个元素中取出m个元素的组合。其中，x是含有n个元素的向量。
b、nchoosek(n,m)    从n各元素中取m个元素的所有组合数。
nchoosek(x,m)    从向量x中取m个元素的组合

（3）求排列(数)，方法如下：
a、perms(x)         给出向量x的所有排列。
b、prod(n:m)        求排列数：m*(m-1)*(m-2)*…*(n+1)*n
prod(1:2:2n-1)    求(2n-1)!!
prod(2:2:2n)        求(2n)!!
prod(A)                对矩阵A的各列求积
prod(A,dim)         dim=1（默认）；dim=2，对矩阵A的各行求积（等价于(prod(A'))'）

（4）函数 cumprod()    ----累积求积函数：
cumprod(n:m)        输出一个向量[n n*(n+1) n(n+1)(n+2) … n(n+1)(n+2)…(m-1)m]
cumprod(A)            若A为矩阵：输出同维数的矩阵，按列累积求积
cumprod(A,dim)    A为矩阵，dim=1或2，dim=1，默认，与上面一样；dim=2，按行累积求积。

5.matlab读取高光谱影像

1.函数multibandread读取读取多波段二进制影像文件(ENVI主菜单file—save file as—envi standard得到的就是二进制影像文件，有时甚至会看到后缀名为bsq、bil、bip等影像)。

im_hyper = multibandread(filename, size, precision, offset, interleave, byteorder)

后附参考代码有实例

filename：文件名

size：图像尺寸和波段数，size = [ 行数列数波段数 ]

precision：读取的图像的数据格式，例如'uint8','uint16','double'等

offset：偏移（一般为0）

interleave：存储的图像的数据格式，有 bsq,bil,bip三种格式

byteorder : 数据存储的字节排列方式，有'ieee-le'(小端)，'ieee-be'(大端)

注：precision参数与matlab数据类型相应的关系（FORM https://malagis.com/use-matlab-read-envi-image.html，辛苦博主整理。）

（

　　precision='uint8=>uint8';%头文件中datatype=1对应ENVI中数据类型为Byte，对应MATLAB中数据类型为uint8

　　precision='int16=>int16';%头文件中datatype=2对应ENVI中数据类型为Integer，对应MATLAB中数据类型为int16

　　precision='uint16=>uint16';%头文件中datatype=12对应ENVI中数据类型为Unsighed Int，对应MATLAB中数据类型为uint16

　　precision='int32=>int32';%头文件中datatype=3对应ENVI中数据类型为Long Integer，对应MATLAB中数据类型为int32

　　precision='uint32=>uint32';%头文件中datatype=13对应ENVI中数据类型为Unsighed Long，对应MATLAB中数据类型为uint32

　　precision='float32=>float32';%头文件中datatype=4对应ENVI中数据类型为Floating Point，对应MATLAB中数据类型为float32

　　precision='double=>double';%头文件中datatype=5对应ENVI中数据类型为Double Precision，对应MATLAB中数据类型为double

）

2. 如果是.tif格式的图像，可先使用envi将其转化为envi standard 格式，然后使用enviread读取

ENVI软件标准格式的高光谱遥感图像含有两部分：

　　一个是高光谱图像 '*.img '，

　　另一个是遥感图像头文件 '*.hdr'，该文件记录了遥感图像的信息，如图像尺寸、波段数、数据类型和大小端等。如果缺少头文件，将无法对遥感图像进行读取

读取代码：来源：https://malagis.com/use-matlab-read-envi-image.html，亦可参考：http://blog.sina.com.cn/s/blog_16ecb33400102ybql.html

function data=read_ENVIimagefile(imgfilename)
%本函数读取img格式，前提是img图像显式带有'.img'后缀名。
if length(imgfilename)>=4
switch strcmp(imgfilename(length(imgfilename)-3:end), '.img')
case 0
hdrfilename=strcat(imgfilename, '.hdr');
case 1
hdrfilename=strcat(imgfilename(1: (length(imgfilename)-4)), '.hdr');
end
else
hdrfilename=strcat(imgfilename, '.hdr');
end
%读取ENVI标准格式图像文件
%读取图像头文件
fid = fopen(hdrfilename, 'r');
info = fread(fid,'char=>char');
info=info';%默认读入列向量，须要转置为行向量才适于显示
fclose(fid);
%查找列数
a=strfind(info,'samples = ');
b=length('samples = ');
c=strfind(info,'lines');
samples=[];
for i=a+b:c-1
samples=[samples,info(i)];
end
samples=str2num(samples);
%查找行数
a=strfind(info,'lines = ');
b=length('lines = ');
c=strfind(info,'bands');
lines=[];
for i=a+b:c-1
lines=[lines,info(i)];
end
lines=str2num(lines);
%查找波段数
a=strfind(info,'bands = ');
b=length('bands = ');
c=strfind(info,'header offset');
bands=[];
for i=a+b:c-1
bands=[bands,info(i)];
end
bands=str2num(bands);
%查找数据类型
a=strfind(info,'data type = ');
b=length('data type = ');
c=strfind(info,'interleave');
datatype=[];
for i=a+b:c-1
datatype=[datatype,info(i)];
end
datatype=str2num(datatype);
precision=[];
switch datatype
case 1
precision='uint8=>uint8';%头文件中datatype=1对应ENVI中数据类型为Byte，对应MATLAB中数据类型为uint8
case 2
precision='int16=>int16';%头文件中datatype=2对应ENVI中数据类型为Integer，对应MATLAB中数据类型为int16
case 12
precision='uint16=>uint16';%头文件中datatype=12对应ENVI中数据类型为Unsighed Int，对应MATLAB中数据类型为uint16
case 3
precision='int32=>int32';%头文件中datatype=3对应ENVI中数据类型为Long Integer，对应MATLAB中数据类型为int32
case 13
precision='uint32=>uint32';%头文件中datatype=13对应ENVI中数据类型为Unsighed Long，对应MATLAB中数据类型为uint32
case 4
precision='float32=>float32';%头文件中datatype=4对应ENVI中数据类型为Floating Point，对应MATLAB中数据类型为float32
case 5
precision='double=>double';%头文件中datatype=5对应ENVI中数据类型为Double Precision，对应MATLAB中数据类型为double
otherwise
error('invalid datatype');%除以上几种常见数据类型之外的数据类型视为无效的数据类型
end
%查找数据格式
a=strfind(info,'interleave = ');
b=length('interleave = ');
c=strfind(info,'sensor type');
interleave=[];
for i=a+b:c-1
interleave=[interleave,info(i)];
end
interleave=strtrim(interleave);%删除字符串中的空格
%读取图像文件
fid = fopen(imgfilename, 'r');
data = multibandread(imgfilename ,[lines, samples, bands],precision,0,interleave,'ieee-le');
data= double(data);
end