遥感图像校正

1 遥感图像校正 1 为什么要进行校正 2 怎样校正 辐射校正 传感器系统误差校正大气校正太阳高度角误差校正地形坡度误差校正几何校正 基于ERDAS的几何精校正 2 辐射畸变 几何畸变 主要内容 3 为什么要进行校正 遥感成像过程 传感器本身的因素遥感平台的影响大气的影响地表起伏的影响 4 为什么要进行校正 产生图像畸变 辐射畸变 指遥感传感器在接收来自地物的电磁波辐射能时 电磁波在大气层中传输和传感器测量中受到遥感传感器本身 地物光照条件 地形影响和太阳高度角影响 以及大气作用等影响 而导致的遥感传感器测量值与地物实际的光谱辐射率的不一致 5 图像畸变的分类 几何畸变 遥感图像的几何位置上发生变化 产生诸如行列不均匀 像元大小与地面大小对应不准确 地物形状不规则变化等变形 称为几何畸变 如何进行辐射校正 6 传感器本身的影响 导致图像不均匀 产生条纹和 噪音 大气的影响 反射 散射 吸收 主要会影响图像的对比度 地形影响和光照条件变化引起的辐射误差 辐射校正 传感器定标随机坏像元行或列缺失行或列条纹 7 遥感传感器系统误差校正 大气校正是消除遥感图像在大气传输中所引起的质量退化的一种图像处理方法 8 大气校正 直方图最小值去除法回归分析法 基本思路 每幅图像上都有辐射亮度或反射亮度应为0的地区 如山的阴影处 而事实上并不等于0 说明亮度最小值必定是这一地区大气影响的程辐射度增值 9 直方图最小值去除法 校正方法 将每一波段中每个像元的亮度值都减去本波段的最小值 使图像亮度动态范围得到改善 对比度增强 从而提高了图像质量 10 直方图最小值去除法 回归分析法 用长波数据来校正短波数据作法 在不受大气影响的波段 如TM5 和待校正的某一波段 如TM1 图像中 选择由最亮至最暗的一系列目标 将每一目标的两个待比较的波段灰度值提取出来进行回归分析 例如 11 12 a1 b1计算如下 T1 T5表示TM1与TM5波段灰度值 为TM1波段校正后的灰度值 回归分析法 13 可以认为 就是TM1波段的程辐射度 校正方法就是讲TM1波段中每个像元的亮度值减去 来改善图像 去掉程辐射 回归分析法 任何地表获得的能量都随太阳的高度变化 而不同的时间和季节太阳高度是不同的 14 太阳高度角的辐射误差校正 太阳高度角引起的畸变校正是将太阳光线倾斜照射时获取的图像校正为太阳光线垂直照射时获取的图像 太阳的高度角 可根据成像时刻的时间 季节和地理位置来确定 即 sin sin sin cos cos cost太阳高度角的校正是通过调整一幅图像内的平均灰度来实现的 15 太阳高度角的辐射误差校正 太阳光线和地表作用以后再反射到传感器的太阳光的辐射亮度和地面倾斜度有关 若处在坡度为 的倾斜面上的地物影像为g x y 则校正后的图像f x y 为 地形坡度引起的辐射校正方法需要有图像对应地区的DEM数据 校正较为麻烦 一般只在地形坡度起伏较大的情况下做校正 16 地形坡度辐射误差校正 17 遥感图像校正 谢谢 大气影响的粗略校正 精确的校正公式需要找出每个波段像元亮度值与地物反射率的关系 为此需得到卫星飞行时的大气参数 以求出透过率T T 等因子 如果不通过特别的观测 一般很难得到这些数据 所以 常常采用一些简化的处理方法 只去掉主要的大气影响 散射光直接进入传感器的那部分 即程辐射 使影像质量满足基本要求 19 辐射校正对由于遥感检测系统 大气散射和吸收等原因引起的图像模糊失真 分辨率和对比度下降等辐射畸变进行校正 几何校正对由于搭载传感器的遥感平台飞行姿态变化 地球自传 地球曲率等原因引起的图像几何畸变进行校正 20 21 遥感影像变形的原因 1 遥感平台位置和运动状态变化的影响 航高 航速 俯仰 翻滚 偏航 2 地形起伏的影响 产生像点位移 3 地球表面曲率的影响 产生全景畸变 一是像点位置的移动 二是像元对应于地面宽度不等 4 大气折射的影响 产生像点位移 5 地球自转的影响 产生影像偏离 22 遥感平台运动状态变化 航高变化的影响 地面分辨率不均匀航速变化的影响 航向位移俯仰变化的影响 旁向位移翻滚变化的影响 扭曲变形航偏变化的影响 倾斜畸变 23 地球曲率的变形图示 一是像点位置的移动 当选择的地图投影平面是地球的切平面时 使地面点P0相对于投影平面点P有一高差 h 24 二是像元对应于地面宽度的不等 由于传感器通过扫描取得数据 在扫描过程中每一次取样间隔是星下视场角的等分间隔 如果地面无弯曲 在地面瞬时视场宽度不大的清况下 L1 L2 L3 的差别不大 但由于地球表面曲率的存在 对应于地面的P1 P2 P3 显然P3 P1 L3 L1 距星下点越远畸变越大 对应地面长度越长 像元对应于地面宽度的不等 25 几何粗校正 地面接收站在提供给用户资料前 已按常规处理方案与图像同时接收到的有关运行姿态 传感器性能指标 大气状态 太阳高度角对该幅图像几何畸变进行了校正 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 也称图像纠正 其目的是改正原始影像的几何变形 产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像 26 27 几何精校正重要性 空间定位与配准空间定位与影像特征识别为影像赋以地理坐标多源信息的综合分析与其他遥感数据进行综合分析变化检测 changedetection 与栅格GIS数据进行综合分析GPS数据交换镶嵌与制图 28 图像配准 registration 图像对图像的校准 以使两幅图像中的同名像元配准 图像精校正 rectification 借助于一组地面控制点 GroundControlPoint GCP 对一幅图像进行地理坐标的校正 又称为geo referencing 正射影像纠正 ortho rectification 借助于数字高程模型 对图像进行地形变形的校正 使图像符合正射投影的要求 地理参考 Geo referencing 将地理坐标系统赋予图像数据的过程 29 遥感图像几何精校正的一般过程1 选取地面控制点 GCP 确定其空间坐标 2 利用控制点数据对图像进行空间变换多项式近似法合理选择校正方程的次数 2 3次 3 图像重采样为了使校正后的输出图像像元与输入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 30 控制点选取的原则数目 2次项不少于6个点 3次项不少于10个点 保证有多余观测点 选择的原则最大范围控制整幅图像均匀布点易分辨 易定位的特征点 道路的交叉口 水库坝址 河流弯曲点等特征变化大的地区应多选些图像的边缘也要选取控制点 以避免外推 31 从已经过几何配准的遥感图像上选取地面控制点 从电子地图中读取地面控制点的坐标 从地形图读取地面控制点的坐标 数据可通过键盘 数字化仪输入 野外GPS定点数据采集 其它 32 控制点的地理坐标与地图投影的要求必须一致 x y为校正前的影像坐标 u v为变换后对应的坐标 二次多项式间接法纠正变换公式为 33 常用方法 最近邻法 双线性内插法 三次卷积内插法 计算量小 精度也较低 但边缘平滑影响较小 精度和计算量均适中 并带有低通滤波效果 边缘受到一定的平滑作用 精度高且带