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预处理几何校正几何校正是一种重要的预处理步骤,用于提高图像的几何精度和可分析性。它通过消除图像中的几何畸变,确保图像中的地物形状和位置与现实世界相符。
课程概述课程目标掌握影像几何校正的基本原理和方法。了解常用几何校正算法及精度评价指标。课程内容从几何校正的基本概念出发,讲解常用的几何校正方法。重点介绍地图投影、地面控制点、几何校正算法和精度评价。课程形式理论讲解、案例分析、课堂练习相结合。鼓励学生积极提问和参与讨论。
什么是几何校正11.几何畸变由于传感器、平台运动、地球曲率等因素,影像会产生几何畸变。22.几何校正目的消除影像的几何畸变,使其与真实地理位置相符。33.校正过程通过一系列数学计算和处理,将原始影像变换为几何精度更高的影像。
几何校正的常见问题在进行影像几何校正时,可能会遇到一些常见问题。例如,地面控制点分布不均匀,或者控制点精度不够高。这些问题会导致校正结果不准确,影响影像的使用效果。另外,影像本身的质量也会影响校正效果。例如,影像存在明显的畸变,或者影像分辨率较低。这些问题会增加校正的难度,甚至可能无法得到理想的校正结果。此外,一些特殊的影像格式,例如雷达影像,也可能需要特殊的校正方法。这些方法通常需要考虑雷达信号的特性,以及地形的起伏等因素。
影像几何校正的必要性地图精度几何校正提高地图的地理精度,保证地图与真实地理位置的一致性。图像叠加校正后的图像可与其他地理数据进行叠加分析,例如土地利用,环境监测等。数据分析几何校正为进一步的图像处理和分析奠定基础,例如,土地利用分类,变化检测等。应用价值准确的几何信息对于各种地理信息应用至关重要,例如,城市规划,资源管理,灾害评估等。
几何校正的基本原理1地理坐标系将影像转换为真实世界坐标系2空间变换建立影像像素与地面坐标的对应关系3重采样根据变换关系,对影像进行重新采样4输出校正生成校正后的影像,并保存几何校正的核心是建立影像与地面坐标之间的对应关系,通过空间变换将影像像素转换到真实世界坐标系。该过程涉及多个关键步骤,包括地理坐标系转换、空间变换、重采样和最终输出校正后的影像。
几何校正的核心过程1几何校正对影像进行几何变换2空间参考将影像转换为正确的地理坐标系3配准将影像与参考数据对齐4重采样在新的坐标系中生成新的像素值
地图投影地图投影是将地球表面球面坐标转换为平面坐标的过程。它将地球曲面上的经纬度坐标转换为平面上的直角坐标,方便地图制作和地理空间分析。
地图投影基础知识地球表面地球是一个球体,而地图是平面的,所以需要将地球表面上的地理坐标投影到平面上。投影方式根据投影方法的不同,可以将地图投影分为多种类型,如等角投影、等积投影、等距投影等。投影参数投影参数是决定投影结果的关键因素,包括投影方式、投影面、投影中心等。
常见的地图投影方式墨卡托投影墨卡托投影是一种圆柱投影,它保持了经纬线之间的角度,并使赤道上的长度和宽度保持一致。横轴墨卡托投影横轴墨卡托投影是将地球仪以横轴方向投影到圆柱面上,保持中央经线和赤道的比例尺为1,并使经线和纬线保持相互垂直。等面积投影等面积投影能保证各个区域的面积与地球仪上对应区域的面积相等,但会导致形状变形。高斯-克吕格投影高斯-克吕格投影是一种横轴等角投影,它将地球椭球面投影到横轴圆柱面上,并根据不同的中央经线划分不同的投影带。
地图投影参数的选择投影类型选择合适的投影类型,例如等面积投影或等角投影,以满足不同的应用需求。投影中心确定投影中心的位置,例如经度和纬度,确保投影区域的准确性。投影比例设定投影比例,控制投影后的地图尺寸和比例关系。投影精度根据精度要求选择合适的投影方法和参数,确保投影后的地图精度。
地面控制点地面控制点(GCP)是指在影像和地图上都有精确坐标的已知点,是影像几何校正的关键要素。通过地面控制点的坐标信息,可以建立影像和地图之间的几何关系,从而实现影像的几何校正。
地面控制点的采集1实地测量使用全站仪、GPS接收机等设备进行精确测量,确定地面控制点的坐标位置。2影像匹配将地面控制点信息与影像进行匹配,确定控制点在影像上的对应位置。3数据整理对采集到的数据进行整理,建立控制点信息库,为后续几何校正提供基础数据。
几何校正的常用算法11.最小二乘法最小二乘法是一种经典的几何校正算法,通过最小化控制点误差来确定变换参数。22.多项式变换多项式变换采用多项式函数来描述影像的几何畸变,适用于较复杂的几何校正。33.样条曲线样条曲线算法利用样条函数来拟合影像的几何畸变,适用于地形变化剧烈的区域。44.神经网络神经网络算法利用神经网络模型来学习影像的几何畸变规律,适用于处理高分辨率影像。
最小二乘法原理最小二乘法是一种常用的数学方法,通过最小化误差的平方和来找到最佳拟合曲线或平面。它利用误差平方和作为目标
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