[理学]3第三章遥感数字图像的几何处理.ppt

第三章 遥感数字图像的几何处理 第一节 遥感图像的几何畸变 第二节 遥感图像的几何校正 本章教学要求及教学重点 教学要求： 1、掌握遥感数字图像几何畸变的原因 2、掌握遥感图像几何校正的过程 教学重点： 遥感图像几何校正过程 图像退化与复原 遥感是通过对反映地物电磁波信息的处理分析与解译来进行地物识别和专题研究的。 理想的遥感图像是：能如实、不扭曲地反映地物的辐射能量分布和几何特征的图像。而实际上，这种情况是不存在的。 在实际工作中，我们所得到的图像都在不同程度上与地物的辐射能量或亮度分布有差异，即存在着畸变和降质，如成像、感测、传输及显示等过程都会造成图像的降质。 图像退化与复原 通常将造成图像质量下降的这类问题称为图像畸变，或称为退化（degradetion）。对一个退化的图像进行处理，使它恢复到原始目标的状态称为图像复原(Restoration)，它是处理由于一个或多个质量降级原因而记录下来的影像，使处理后的图像能更好地接近原始景物。 在遥感数字图像处理中，为了取得良好的处理效果，所处理的图像必须经过几何校正（几何粗校正和几何精校正）、辐射校正以及噪声抑制等处理后，才能根据实际待研究问题的需要进行诸如图像增强、分类的处理 。 遥感图像的降质主要可以归结为两大类：辐射失真和几何畸变。 图像复原的特点： （1）图像的退化是对整幅图像描述的，因而求解也是对整幅图像而言。 （2）为构造的模型求算一个最佳结果，数学上要求比较严谨。 （3）通过对原始目标比较来评价复原的结果。 第一节 遥感图像的几何畸变 一、引言 二、引起遥感图像几何变形的影响因素 一、引言 几何畸变：图像像元在图像中的坐标与其在地图坐标系中的坐标之间的差异。 按照图像畸变的性质划分，几何畸变可分为系统性畸变和随机性畸变。 系统性畸变（内部）是指遥感系统造成的畸变，这种畸变一般有一定的规律性，并且其大小事先能够预测，例如扫描镜的结构方式和扫描速度等造成的畸变。 随机性畸变（外部）是指大小不能预测，其出现带有随机性质的畸变，例如地形起伏造成的随地形而异的几何偏差。 二、引起遥感图像几何变形的影响因素 1、传感器成像投影方式带来的变形 传感器有中心投影，全景投影，斜距投影以及平行投影等几种成像方式。地形平坦地区的中心投影和垂直投影没有几何畸变，但对全景投影和斜距投影则产生图像变形。 常把中心投影和平行投影（正射投影）的图像视为基准图像，而全景投影和斜距投影变形规律可以通过与中心投影或正射投影的影像相比较而获得。因此，航空像片的解译理论是各种遥感图像的解译基础。 （1）全景投影（线中心投影）变形 （2）斜距投影变形 2、传感器外方位元素变化的影响 航高 航速 俯仰 翻滚 航偏 3、地形起伏的影响 4、地球表面曲率的影响 5、大气折射的影响 6、地球自转的影响 第二节 遥感图像的几何校正 一、几何校正的分类 二、几何校正的一般过程 三、几何校正的方案 四、几何校正的算法 几何校正的重要性： 为了解决遥感图像与地图投影的匹配问题，其重要性如下： 1、只有进行校正后，才能对图像信息进行分析，制作满足测量和定位要求的各类遥感专题图。 2、在同一地域，应用不同传感器、不同光谱范围及不同成像时间的各种图像数据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，必须进行图像间的空间配准，保证不同图像间的几何一致性； 3、利用遥感图像进行地形图测图或更新时，要求图像具有较高的地理坐标精度。 一、几何校正的分类 几何校正一般在遥感信息提取之前进行。 几何校正就是校正成像过程中造成的各种几何畸变，分为2类： 1、 几何粗校正:针对引起遥感系统畸变的原因而进行的校正. 2、 几何精校正（几何配准）：把不同传感器具有几何精度的图像、地图或数据中的相同地物元素精确地彼此匹配、叠加在一起的过程。 几何精校正 几何精校正是以基础数据集作为参照，选取控制点进行几何校正。此校正不考虑引起畸变的原因。 若基础数据集是图像，该过程叫相对校正，即以一景图像作为基础，，是图像－－图像校正； 若以地图为基础校正其他图像，则叫绝对校正，是图像－－地图校正，常用于GIS中。 一般地,来自与相同平台位置和传感器的多光谱图像容易校正。 二、几何校正的一般过程 1、准备工作。 收集和分析影像数据、地图资料、大地测量成果、航天器轨道参数和传感器姿态参数，所需控制点的选择和量测等。 2、原始数字影像输入。 按规定的格式将遥感数字影像用专门的程序读入计算机。 3、确定工作范围并裁剪 一般裁剪范围要大于工作范围。 4、选择地面控制点（直接影响图像最后的校正精度） 根据图像特征和地区情况，结合野外调查和地形图选择地面控制点。 5、选择地图投影，确定合适的相关投影参数。 6、匹配地面控