遥感图象的几何处理.ppt

第四章、遥感图像的几何处理 4.1 几何处理的目的 几何误差的来源 几何处理方法 一、遥感图像几何处理的目的 目的：－－去除各种误差 第一，作为地球资源及环境的遥感调查结果，通常需要用能够满足量测和定位要求。 第二，当应用不同传感方式，不同光谱范围以及不同成像时间的各种同一地域复合图像数据来进行计算机自动分类、地物特征的变化监测或其它应用处理时，必须保证各不同图像间的几何一致性。 第三，利用遥感图像进行地形图测图或更新。 方案----坐标变换： 1、地球切平面坐标系统 2、地图投影系统（高斯一克吕格、兰勃特等角圆锥、 通用横轴墨卡托(UTM) 等） 地球切平面坐标系统: 该坐标系的原点为传感器中心在地球表面的铅垂投影(星下点)；y轴为通过星下点的地球子午圈的切线，指向北方；Z轴由星下点铅垂向上，X轴垂直于(YZ)平面，指向东方。 地图投影系统就是建立地球椭球面和平面之间的点一一对应关系。即 x=F1(B,L) y=F2(B,L) 高斯一克吕格： ：中央经线和赤道被投影为相互垂直的直线，且为对称轴；具有等角性质；中央经线投影后长度不变。 通用横轴墨卡托(UTM)：中央经线和赤道被投影为相互垂直的直线，且为对称轴；具有等角性质；中央经线投影后长度比为0.9996。 4.2、遥感图像几何误差的来源 静态误差和动态误差 静态误差是指在成像过程中，传感器相对于地球表面呈静止状态时所具有的各种变形误差 动态误差是由于在成像过程中地球的旋转等所造成的图像变形误差。 内部误差和外部误差 内部误差 ：主要是由于传感器自身的性能、技术指标偏离标称数值所造成的。例如，对于框幅式航空摄影机，有透镜焦距变动、像主点偏移、镜头光学畸变等误差，对于多光谱扫描仪(MSS)，有扫描线首末点成像时间差、不同波段相同扫描线的成像时间差、扫描镜旋转速度不均匀、扫描线的非直线性和非平行性、光电检测器的非对中等误差。 外部误差：又称外部变形误差，指的是遥感传感器本身处在正常工作的条件下，而由传感器以外的各因素所造成的误差，例如传感器的外方位(位置，姿态)变化、传感介质的不均匀、地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素所引起的变形误差等。 1、传感器成像几何形态所带来的图像变形： 传感器一般的成像几何形态，有中心投影、全景投影、斜距投影以及平行投影等几种不同类型。 通常把中心投影的图像视为基准图像，因为在竖直摄影和地面平坦的情况下，中心投影图像本身与地面景物保持相似的关系(并不考虑摄影本身产生的图像变形，如物镜畸变、压平等)，不存在由成像几何形态所造成的图像变形。全景和斜距投影的结果，则产生图像变形，其变形规律，可以通过与中心投影或正射投影的图像相比较获得。 全景投影变形 斜距投影变形 2、传感器外方位元素变化的影响 传感器的外方位元素，是指传感器成像时的位置(Xs，Ys，Zs)和姿态角(φ,ω,κ)。 当外方位元素偏离标准位置而出现变动时，就会使图像产生变形。这种变形一般是由地物点图像的坐标误差来表达的，并可以通过传感器的构像方程写出。下面我们用几何图形来直观表述几种变形情况 雷达图像的外方位元素的影响 3 、地形起伏的影响 1)、垂直摄影时地形起伏的影响 2)、具有旁角时地形起伏的影响 4、地球曲率的影响 5、地球自转的影响 6、大气折光的影响 4.3、遥感图像的几何处理 数字图像几何纠正的一般原理和主要算法 作用：是改正原始图像的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。 基本环节：一是像素坐标变换，二是像素亮度值重抽样。数字图像纠正的主要处理过程如下列框图所示。 数字图像纠正的主要处理过程框图 准备工作： 包括图像数据、地图资料、大地测量成果、航天器轨道参数和传感器参数的收集分析以及所需控制点的选择和量测等。 原始图像输入时，若是卫星图像磁带数据，可按规定的格式用专门的程序读入计算机；若是硬拷贝透明像片，则要利用数字化的扫描装置按选定的取样间隔对图像数字化扫描后，输入计算机系统。 纠正变换函数的建立：是建立图像坐标和地面(或地图)坐标间的数学关系，即输入图像与输出图像间的坐标变换关系。根据所采用数学模型的不同确定不同的纠正方法，如多项式法、共线方程法和随机场内的插值法等。纠正变换函数中有关的系数，一般可利用控制点数据来求取，也可以利用某些可预测的参数，如卫星轨道参数、传感器姿态参数等来直接构成。这方面的内容将在以后详细介绍。 纠正后图像的输出可以利用图像输出装置直接从计算机产生各种形式的输出图像，也可以把数字图像记录在磁带上以供他用。 下面主要介绍： 1、输出图像边界的确定 2、纠正变换方案 3