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文档简介

实验2 遥感图像的几何校正,图像的几何校正是指从具有几何畸变的图像中消除畸变的过程。 几何粗校正: 是针对卫星运行和成像过程中引起的几何畸变进行的校正,即卫星姿态不稳、地球自转、地球曲率、地形起伏、大气折射等因素引起的变形。 几何精校正:利用地面控制点进行的几何校正称为几何精校正。,几何校正简述,数字图像纠正的处理过程框图,基本思路: 把存在几何畸变的图像,纠正成符合某种地图投影的图像,且 要找到新图像中每一像元的亮度值。,几何校正主要处理过程 根据图象的成像方式确定影像坐标和地面坐标之间的数学模型 根据所采用的数学模型确定纠正公式 根据地面控制点和对应像点坐标进行平差,计算变换参数,评定精度 对原始影像进行几何变换计算,像素亮度值重采样,两个基本环节 1)像素坐标变换:计算校正后每一点所对应原图中的位置; 2)对坐标变换后的像素亮度值进行重采样:计算每一点的亮度值。,几何校正简述,To be continued,1)像素坐标变换:,4.4.2 几何校正,4.4.2 几何校正,两种方法相差不大,直接法所需时间要长,实践中通常采用间接法,2)像素亮度值重采样:,重采样的具体计算方法: (1)最近邻法,几何校正,重采样的具体计算方法: (2)双线性内插法,几何校正,重采样的具体计算方法: (3)三次卷积内插法,几何校正,控制点的选取 几何校正的第一步便是位置的计算,首先是对所选取的二 元多线式求系数,这时必须已知一组控制点坐标 数目的确定:最小数目 实际中往往取6倍于最小数目。 选择的原则 易分辨、易定位的特征点:道路的交叉口,水库坝址,河流弯曲点等。 图象边缘部分一定要选取控制点,避免外推 特征变化大的地区应多选些。 尽可能满幅均匀选取。,几何校正,上机:基于spot图像的TM图像校正过程,第一步:显示图像文件(Display Image Files ) 在E RDAS图标面板中点击Viewer图标两次,打开两个视窗(Viewer # 1和viewer #2 ),并将两个视窗平铺放置,操作过程如下: ERDAS图标面板菜单条:Sessign-Tile Viewers 在Viewer #1中打开需要校正的Landsat TM图像:tmAtlanta.img 在Viewer #2中打开作为地理参考的校正过的SPOT图像像: panAtlanta.img,打开图像按钮,并将两个视窗平铺放置,上机:基于spot图像的TM图像校正过程,第二步:启动几何校正模块Geometric Correction Tool 在Viewer#1菜单条,单击Raster-Geometric Correction命令 打开Set Geometric Model对话框, 选择多项式几何校正计算模型为Polynomial 单击OK按钮,上机:基于spot图像的TM图像校正过程,第二步:启动几何校正模块Geometric Correction Tool 同时打开Geo Correction Tools对话框和Polynomial Model Properties对话框 在Polynomial Model Properties窗口中,定义多项式模型参数 (1)定义多项式次方(Polynomial Order)为2 (2)单击Apply按钮应用,单击Close按钮关闭 (3)打开GCP Tool Reference Setup对话框,输入“2”后按Apply再按close,出现中间图,上机:基于spot图像的TM图像校正过程,第三步:启动控制点工具(Start GCP Tools ) 首先在GCP Toots Reference Setup对话框中选择采点摸式, 选择视窗采点模式:Existing Viewer OK(关闭GCP Tools Reference Setup 对话框) 打开Viewer Selection Instructions指示器 在显示作为地理参考图像panAtlanta.img的Viewer #2中点击左键(要点在图像中) 打开Reference Map Information提示框 (显示参考图像的投影信息) OK(关闭Reference Map 1nformation提示框),Viewer Selection Instructions指示器,Reference Map Information提示框,8. 整个屏幕将自动变化为如图所示的状态,图中控制点工具被启动,表明进入控制点采集状态。,关联方框,关联方框,放大窗口,该窗口是关联方框的放大表示,在该窗口中进行控制点的选择,控制点工具对话框,左键按住方框,可以移动方框位置,左键按住方框对角线位置,可以改变方框大小,上机:基于spot图像的TM图像校正过程,第四步:采集地面控制点(Ground Control Point),单击可改变颜色,控制点工具对话框,Select GCP,Create GCP,Edit-Set Point Type可以设置点的类型,计算检查点的误差,更新RMS误差,X,Y残差值,中误差,贡献率Contribution,及匹配程度,自动GCP编辑模式开关键(Toggle),依据控制点求解几何校正模型,设置自动转换计算开关,上机:基于spot图像的TM图像校正过程,GCP的具体采集过程:,在GCP工具对话框中点击Select GCP图标,进入GCP选择状态 在GCP数据表中将输入GCP的颜色(Color)设置为比较明显的黄色 在Viewer #1中移动关联方框位置,寻找明显的地物特征点,作为输入GCP 在GCP工具对话框中单击Create GCP图标,并在Viewer #3中点击左键定点,GCP数据表将记录一个输入GCP,包括其编号、标识码、X坐标、Y坐标,注意:所选控制点是同名点,即在TM影像上点和在SPOT影像上点,两个点是同一地物点,第四步中的,单击Select GCP图标,将输入GCP的颜色设置为黄色,在Viewer #1中移动关联方框位置, 寻找明显的地物特征点,作为输入GCP,单击Create GCP图标,并在Viewer #3中点击左键定点,控制点删除,直接左键选中该行,右键命令删除,类似EXCEL表中行删除,可以左键按住控制点,进行位置移动,上机:基于spot图像的TM图像校正过程,GCP的具体采集过程:,在 GCP工具对话框中点击Select GCP图标,重新进入GCP选择状态 在GCP数据表中将参考GCP的颜色( Color)设置为比较明显的红色 在Viewer #2中移动关联方框位置,寻找对应的地物特征点,作为参考GCP 在GCP工具对话框中点击Create GCP图标,并在Viewer#4中点击左键定点,系统将自动把参考点的坐标(X Reference,Y Reference ) 显示在GCP数据表中 在GCP工具对话框中点击Select GCP图标,重新进入GCP选择状态; 并将光标移回到Viewer #1,准备采集另一个输入控制点。 不断重复,采集若干GCP,直到满足所选定的几何校正模型为止; 而后,每采集一个Input GCP, 系统就自动产生一个Ref. GCP,通过移动Ref. GCP可以逐步优化校正模型。,第四步中的,单击Select GCP图标,将输入GCP的颜色设置为红色,在Viewer #2中移动关联方框位置, 寻找明显的地物特征点,作为输参考GCP,单击Create GCP图标,并在Viewer #4中点击左键定点,重新进入GCP选择状态; 准备采集另一个控制点,X,Y残差值,中误差,贡献率Contribution,及匹配程度(下表最后一列),XY残差值,中误差,这三列数据均要小于1,贡献率是指该控制点参与校正方程建立的权重,匹配程度是指检查点在两幅图像中的相似程度,注意:要保证一定的控制点个数,校正方程才能建立,不能将所有点都设成检查点,采集GCP以后,GCP数据表如图所示 可以将上表的列全选中,然后右键点击,复制粘贴到word,用于写实验报告。 是按住列表头选中,不是按住行选中,上机:基于spot图像的TM图像校正过程,第五步:采集地面检查点(Ground Check Point),第四步中采集的GCP点的类型( Type)均为Control(控制点),用于控制计算,建立转换模型及多项式方程。本步所要采集的GCP点的类型均是Check(检查点).用于检验所建立的转换方程的精度和实用性。 依然在GCP Tool对话框状态下,按以下步骤操作: 在GCP Tool菜单条中确定GCP类型 单击Edit-Set Point Type-Check(注意TYPE为control的个数不能少于六个,不能将所有点的TYPE都变成Check,否则会报错) 在GCP Tool菜单条中确定GCP匹配参数(Matching Parameter): 单击Edit-Point Matching命令,打开GCP Matching对话框,上机:基于spot图像的TM图像校正过程,第五步:采集地面检查点(Ground Check Point),在GCP Matching对话框中,需要定义下列参数: 匹配参数( Matching Parameters ) 最大搜索半径( Max. Search Radius ):3 搜素窗口大小(Search Window Size ): X-5 Y-5 约束参数( Threshold Parameters ) 相关阈值(Correlation Threshold ):0.8 删除不匹配的点Discard Unmatched Point ):Active 匹配所有/选择点(Match All / Selected Point )选项组中设从输入到参考(Reference from Input )或 从参考到输入(Input from Reference ) 单击Close按钮(关闭GCP Matching对话框),上机:基于spot图像的TM图像校正过程,第五步:采集地面检查点(Ground Check Point),确定地面检查点 在GCP Tool工具条中选择Create GCP图标,并将Lock图标打开,锁住Create GCP功能,如同选择控制点一样,分别在Viewer#1和Viewer#2中定义5个检查点,定义完毕后点击Unlock图标,解除Create GCP功能。 计算检查点误差 在GCP Tool工具条中点击Compute Error图标,检查点的误差就会显示在GCP Tool的上方,只有所有检查点的误差均小于一个像元(Pixe1),才能继续进行合理的重采样。一般来说,如果你的控制点(GCP)定位选择比较准确的话,检查点匹配会比较好,误差会在限差范围内。否则,若控制点定义不精确,检查点就无法匹配,误差会超标。,选择Create GCP图标,并将Lock图标打开,锁住Create GCP功能,分别在Viewer#1#2中定义5个检查点,计算检查点误差,在采集地面控制点和检查点时,要注意不能将所有点的TYPE都设成检查点,因为要保留一定的控制点数,校正方程才能建立. TYPE类型中要有控制点和检查点,才能进行点匹配计算Edit-Point Matching 进行点选择时,有时选中一张图上的点,另一张图上的点会自动出现,如果自动出现的点位置不好,可以左键按住该点移动调 控制点的作用是建立多项式校正方程,检查点的作用是检测所建立的多项式校正方程精度。所以type中不能全部设为check,左键选中某行, Edit-Set Point Type-Check 改变该行的TYPE属性,在FILE下面,可以保存所选择的点位,这列属性不能全为Check ,至少要有6个control,上机:基于spot图像的TM图像校正过程,第六步:图象重采样(Resample the Image ),在Geo Correction Tools对话框中选择Image Resample图标 打开Image Resample(图像重采样)对话框 在Image Resample对话框中,定义重采样参数: 输出图像文件名(Output File):rectify.img 选择重采样方法(Resample Method ): Nearest Neighbor 定义输出图像范围(Output Corner): IJLX, ULY, LRX, LRY 定义输出像元大小(Output Cell Size): X-30, Y-30 设置输出统计中忽略零值:Ignore Zero in Stats. 设置重新计算输出缺省值(Recalculate Output Default ): Skip Factor-10 OK(关闭Image R

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