遥感图像的几何校正56页PPT.ppt

几何变形的主要来源 几何校正方法 构像方程 多项式模型 有理多项式;几何变形;改正系统及非系统性因素引起的图像变形 准确的空间位置;几何变形的来源 传感器成像方式引起的图像变形 传感器外方位元素变化的影响 地形起伏引起的像点位移 地球曲率引起的图像变形 大气折射引起的图像变形 地球自转的影响;遥感传感器的几何投影方式;;中心投影类型成像仪，在成像瞬间直接获取地面景物的二维影像 特点：整幅影像只有一个中心，所有像元是同时成像的，图像上所有像元的外方位元素是一样的;大部分航天遥感采用扫描成像 两种扫描方式 光/机扫描成像或掸扫式 推扫式扫描或推帚式扫描 逐点或者逐列对地面作垂直飞行方向扫描成像，随平台向前运动获得地面景物的二维影像;不是瞬间获取整幅图像 逐点扫描，一个一个像元获取 通过扫描镜的旋转获取一条线影像 随着平台向前飞行，获取第一条、第二条、第n条线影像 影像有多个中心，每一点的外方位元素都不同;瞬间获取一条影像线 随着平台向前移动，以“推帚”方式获取沿轨道的连续影像条带，从而获取一幅二维影像 特点：每一条扫描线有一个中心和一个外方位元素，整幅影像有多个中心和多个外方位元素;中心投影方式 地形起伏引起的投影差 多中心投影方式 由于比例尺变化造成的全景畸变 地形起伏引起的投影差;分辨率a与瞬时视场角β和航高H有关。 扫描仪垂直指向地面的空间分辨率a 当观测视线倾斜时，即在不等于0的扫描角θ下观测时，其地面分辨率发生变化，平行于航线方向为a θ，垂直于航线方向为a θ’;当观测视线垂直于地面或者倾斜了θ角之后，地面分辨率的值发生变化 随着扫描镜的转动，地面扫描范围的直径在发生变化，这样的变化对图像是有影响的，称为全景畸变 全景畸变的原因：焦距是不变的，物距在发生变化。导致分辨率发生变化，也导致比例尺发生变化;左图是中心投影方式得到的（比例尺基本一致） 右边是逐点扫描成像得到的影像。横轴是飞行方向，纵轴是扫描方向。在星下点的扫描线，分辨率最高，两边都在对称的发生变化 直线在逐点扫描成像图中，变成曲线；圆??变成了椭圆形 ;中心投影方式 地形起伏引起的投影差 多中心投影方式 由于比例尺变化造成的全景畸变 地形起伏引起的投影差;投影误差;9个一定高度的柱子，影像中心正射投影，只能看到顶；其余成像后放射状的向外倒;推帚式（推扫式）扫描——投影误差;中心投影类型影像的投影误差特点——影像中心正射投影，只能看到顶；其余放射状的向外倒 逐点扫描影像的投影误差特点——影像中心线上正射投影，只能看到顶，其余向两侧倒;传感器成像方式引起的全景畸变 地形起伏引起的像点位移 传感器外方位元素变化的影响 地球曲率引起的图像变形 大气折射引起的图像变形 地球自转的影响;各单个外方位元素引起的图像变形;外方位元素引起的动态扫描图像的变形;地球曲率、大气折光和地形起伏引起的误差;当卫星由北向南运行的同时，地球表面也在由西向东自转 由于卫星图像每条扫描线的成像时间不同，因而造成扫描线在地面上的投影依次向西平移，最终使得图像发生扭曲;遥感图像通常包含严重的几何变形，一般分为系统性和非系统性两大类 系统性几何变形是有规律和可以预测的，比如扫描畸变 非系统性几何变形是不规律的，它可以是遥感器平台的高度、经纬度、速度和姿态等的不稳定，地球曲率及空气折射的变化等等，一般很难预测;遥感图像的几何处理包含两个层次 粗加工处理 精加工处理 地面站接收图像后，根据不同平台、传感器的参数，对地球曲率、地球自转、大气折射造成的变形进行处理 粗加工处理主要是由地面站完成，不是用户完成 粗加工处理对传感器内部畸变的改正很有效，但是仍有较大的残差;为什么要进行遥感图像的精校正处理？ 由于遥感器的位置及姿态的测量精度不高，其加工处理后仍有较大的残差（几何变形） 一个地物在不同的图像上，位置要一致，才可以进行融合处理、图像的镶嵌、动态变化监测 如果同一地区的不同时间的影像，不能把它们归纳到同一个坐标系中去，图像中还存在变形，这样的图像是不能进行融合、镶嵌和比较的，是没有用的;在粗加工处理的基础上，采用地面控制点（GCP）的方法进一步提高影像的几何精度 几何处理的两个环节 像素坐标的变换——解决位置问题 多项式模型 灰度重采样——解决亮度问题 最邻近像元采样法 双线性内插法 双三次卷积重采样法;遥感数字图像的几何处理过程;回避成像的空间几何过程，直接对图像变形的本身进行数学模拟 把遥感图像的总体变形看作是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲以及更高次的基本变形的综合作用结果 把原始图像变形看成是某种曲面，输出图像作为规则平面。从理论上讲，任何曲面都能以适当高次的多项式来拟合。用一个适当的多项式来描述纠正前后图像相应点之间的坐标关系;确定纠正的多项式模型 选择若干个控制点，利用有限个地面控制点的已知坐标