《遥感几何校正》PPT课件.ppt

遥感图像几何校正,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,系统误差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平行错动。,为图像错动量；,扫描整景图像时间；,该纬度的地球自转线速度；,图幅地面长度；,地球平均半径6378KM；,卫星运行平均角速度；,中心投影,定义：凡空间任意点A（物点）与一固定点S（投影中心）连成的直线或延长线（即中心光线）被一个平面（像平面）所截，则此直线与平面的交点a（像点）称为A点的中心投影。,从投影上而言，航空像片（正片）的位置，等于以投影中心为圆心，以焦距f为半径，将P旋转至P（下图），P即为正像的位置。,投影距离的影响,中心投影：投影距离不同或焦距不同则像片的比例尺也不同。垂直投影：投影距离不同与像片比例尺无关。（不存在焦距）,投影倾斜面的影响,中心投影：投影面的倾斜造成同一个像片不同部位比例尺的差异。垂直投影：不存在投影面的倾斜。,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。,遥感影像几何校正方法,几何校正方法图像几何校正的基本方法是先建立几何校正的数学模型；其次利用已知条件确定模型参数；最后根据模型对图像进行几何校正。通常分两步：,图像空间坐标变换；首先建立图像像点坐标（行、列号）和物方（或参考图）对应点坐标间的映射关系，解求映射关系中的未知参数，然后根据映射关系对图像各个像素坐标进行校正；确定各像素的灰度值（灰度内插）。,2.1坐标变换方案首先要确定原始图像和纠正后图像之间的坐标变换关系。对其包括：直接法：从原始图像阵列出发，依次对其中每一个像元分别计算其在输出（纠正后）图像的坐标，即：,式中，x,y为P点原始图像的行数和列数；X，Y为P在新图像中的坐标（即地面坐标系），并把P（x,y)的灰度值重新计算后送到P（X，Y）位置上去。,间接法：从空白图像阵列出发，依次计算每个像元P（X，Y）在原始图像中的位置P（x,y），然后把该点的灰度值计算后返送给P(X,Y)。其纠正公式为：,2.2校正数学模型,通用校正模型几何多项式DLT模型(DirectLinearTransformation)RPC模型(RationalFuntion)物理校正模型共线方程,2.2校正数学模型-多项式模型,根据影像变形情况选取校正模型，不同模型需要控制点数目不同，一阶多项式几何校正(理论最小值)：3个控制点；二阶多项式几何校正(理论最小值)：6个控制点；三阶多项式几何校正(理论最小值)：10个控制点；四阶多项式几何校正(理论最小值)：15个控制点；五阶多项式几何校正(理论最小值)：21个控制点；,2.2校正数学模型-DLT模型,可以认为是共线方程的变化式x=(a1+a2X+a3Y+a4Z)/(c1+c2X+c3Y+c4Z)y=(b1+b2X+b3Y+b4Z)/(c1+c2X+c3Y+c4Z),2.2校正数学模型-RationalPolynomialCamera(RPC)model,r=fr(,h)/gr(,h)c=fc(,h)/gc(,h)xnormalisedco-ordinatesx=(x-x_offset)/x_scale,Rationalpolynomialfunctions,usually,3rdorderpolynomialsareusedfr=a1+a2+a3+a4h+a5+a6h+a7h+a82+a92+a10h2+a11h+a123+a132+a14h2+a152+a163+a17h2+a182h+a192+a20h3gr=b1+b2+b3+b4h+b5+b6h+b7h+b82+b92+b10h2+b11h+b123+b132+b14h2+b152+b163+b17h2+b182h+b192+b20h3similarly,RPCcoefficientsc1,c20,d1,d20infunctionsfcandgc,2.2校正数学模型-传感器物理模型,航空影像航空直接定向SPOT卫星影像IKONOS/QuickBird卫星影像,2.2校正数学模型-共线方程,X,Z,Y,Xs,Ys,D,S,x,z,y,X,Y,XA-Xs,YA-Ys,N,Z,A,ZA-Zs,Zs,a,地面点(XA-Xs,YA-Ys,ZA-Zs),像点（X,Y,Z）,2.2校正数学模型-共线方程影像坐标、地面坐标以及外方位参数之间的关系：x,y:影像坐标；X,Y,Z:地面坐标；XsYsZs：摄影中心的地面坐标。f:像片主距。a,b,c由三个角元素定义的33旋转矩阵的系数，目的将影像坐标换成地面坐标系统。,定义了相机内的几何特征，即描述摄影中心与像片之间相关位置的三个参数：,摄影中心S到像片得的垂距f，像主点o在像框标坐标系中的坐标x0,y0。,内方位元素,外方位元素（外定向）,三个直线元素：描述摄影中心的空间坐标值（X0,Y0,Z0）。三个角元素：表达像片面的空间姿态,2.3几何校正的步骤,建立整体映射函数：根据图像的几何畸变性质及地面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。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：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，这些控制点应该选在能明显定位的地方，如河流交叉点等。重采样内插：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。在重采样中，由于所计算的对应位置的坐标不是整数值，必须通过对周围的像元值进行内插来求出新的像元值。,2.3几何校正的步骤-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,2.3几何校正的步骤-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,2.3几何校正的步骤-空间插值,2.3几何校正的步骤-影像重采样,2.3几何校正的步骤-影像重采样,2.3几何校正的步