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遥感影像的几何校正


图像的校正——几何校正 图像的校正——几何校正

20092305028 09电信 班 曹远晶 电信1班 电信

主要内容
遥感影像几何畸变原因 遥感影像几何校正方法

遥感影像几何畸变原因

一、几何畸变: 遥感图像在获取过程中由于多种原因导致景物 中目标物的相对位置的坐标关系图像中发生变化。 二、遥感图像几何畸变的来源: (一)、传感器成像几何形态的影响 传感器一般的成像几何形态有中心投影、距投影 以及平行投影等几种不同的类型。 1、全景投变形 红外机械扫描仪、CCD 线阵推帚式传感器

2、斜距投影变形 侧视雷达属于距投影,其成像变形规律如图

(二)、传感器外方位元素变化畸变

(三)、地球自转的影响 地球自转对于瞬时光学成像遥感方式没有影响, 对于扫描成像则造成图像的平移错动。

(四)、地球曲率的影响

(五)、地形起伏的影响 中心投影:地形起伏造成像点位移。 垂直投影:不存在像点位移。

遥感影像几何校正的方法

遥感图像的几何校正可分两阶段实现:系统校 正(几何粗校正) , 即把遥感传感器的校准数据、传感 器的位置、卫星姿态等测量值代入理论校正公式进 行几何畸变校正; 几何精校正, 即利用地面控制点 GCP (GroundCon t ro l Po in t, 遥感图像上易于识 别, 并可精确定位的点) 对因其它因素引起的遥感图 像几何畸变进行纠正。几何粗校正的服务通常由卫 星接收系统提供, 因此下面重点讨论几何精校正。

一、几何精校正原理及方法: 几何精校正原理及方法: 从物理上看, 畸变就是像素点被错误放置, 即本 该属于此点的像素值却在彼处。因此可用两种方法 实现畸变图像的校正: 1、把被错置的像素点搬运到该在的位置, 此方法 被称为直接变换法; 2、取回属于该位置的 像素值,此方法被称为重采 样法(图2 给出了两种方法 的示意图)。

图2 几何精校正中的空间转换示意图

从数学上说, 几何精校正就是通过选取一组 GCP 建立原始的畸变图像空间与校正图像空间的坐 标变换关系:

下面以较常采用的重采样法为例, 说明几何精校正过程。 重采样法的几何精校正过程包含如下两方面工作: 1、确定p - 1、q- 1 的函数形式。一般作法是用 二维m 阶多项式逼近p - 1、q- 1 即:

然后, 根据一组已知像素点(即一组GCP) 的对应坐 标 和(x i, y i) 确定ajk、bik 。

2、确定 的灰度值, 校正空间像元 的灰 度值g 等于原始空间共轭点(x , y ) 的灰度值f (x , y ) , 由图2 可以看到:(x , y ) 通常不是像元点, 因此 (x , y ) 的灰度值需由(x , y ) 邻近像元点的灰度值内 插获得。通常采用的方法有: 最近邻点法、双线性 内插法和三次褶积法。

二、几何校正的具体步骤: 1、建立整体映射函数:根据图像的几何畸变性质及地面 建立整体映射函数: 控制点的多少来确定校正数学模型, 控制点的多少来确定校正数学模型,建立起图像与地图之间的 空间变换关系,如多项式方法、仿射变换方法等。 空间变换关系,如多项式方法、仿射变换方法等。 数据准备:原始影像数据、高程数据、参考图、 2、数据准备:原始影像数据、高程数据、参考图、控制 点 选择控制点: 3、选择控制点:在遥感图像和地形图上分别选择同名控 制点,以建立图像与地图之间的投影关系,这些控制点应该选 制点,以建立图像与地图之间的投影关系, 在能明显定位的地方,如河流交叉点等。 在能明显定位的地方,如河流交叉点等。 控制点选取来源: 控制点选取来源:地形图、几何校正后的数字正射影像、 GPS野外测量获取GCP坐标 GPS野外测量获取GCP坐标 控制点选取标准:校正模型约定控制点数目、 控制点选取标准 校正模型约定控制点数目、 控制点残差评价控制点选取好坏
2

RMS = (x′?xorig) +(y′?yorig) error

2

4、重采样内插:为了使校正后的输出图像像元与输入 重采样内插: 的未校正图像相对应,根据确定的校正公式, 的未校正图像相对应,根据确定的校正公式,对输入图像的数 据重新排列。在重采样中, 据重新排列。在重采样中,由于所计算的对应位置的坐标不 是整数值, 是整数值,必须通过对周围的像元值进行内插来求出新的像 元值。 元值。

x' = a0 + a1 x + a2 y y ' = b0 + b1 x + b2 y

x' = ?382.2366 + 0.034187 x + (?0.005481) y y ' = 130162 + (?0.005576) x + (?0.0349150) y

影像重采样

影像重采样效果比较 效果比较

原始影像灰度表面

最近邻内插法

双线性内插法

三次内插法

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