实习三地形图的配准

1、.1 遥感图像的几何精纠正遥感图像的几何精纠正 .2 一、实验目的及内容一、实验目的及内容 1.学会利用学会利用ERDAS软件对地形图进行配准。软件对地形图进行配准。 2.学会利用学会利用ERDAS软件对遥感图像进行几何软件对遥感图像进行几何 精纠正。精纠正。 .3 几何精纠正几何精纠正 为什么要进行几何精纠正： 遥感器本身引起的畸变 外部因素引起的畸变 处理过程中引起的畸变 二、地形图配准原理二、地形图配准原理 .4 数字图象几何纠正：数字图象几何纠正：通过计算机对离散结构的通过计算机对离散结构的 数字图像中的每一个像元逐个进行纠正处理的方法。数字图像中的每一个像元逐个进行纠正处理的方法。

2、这种方法能够精确地改正动态扫描图像的误差。这种方法能够精确地改正动态扫描图像的误差。 基本原理：利用图像坐标和地面坐标（另一图基本原理：利用图像坐标和地面坐标（另一图 像坐标、地图坐标等）之间的数学关系，即输入图像坐标、地图坐标等）之间的数学关系，即输入图 像和输出图像间的坐标转换关系实现。像和输出图像间的坐标转换关系实现。 .5 直接纠正方法:从原始图像，依次对每个像元根据变换函数 F（），求 得它在新图像中的位置。并将灰度值付给新图像的对应位置上。 间接纠正法:从新图像中依次每个像元，根据变换函数 f () 找到它在原 始图像中的位置，并将图像的灰度值赋予新图像的像元。 .6 灰度重采样

3、纠正后的新图像的每一个像元，根据变换函数， 可以得到它在原始图像上的位置。如果求得 的位置为整数，则该位置处的像元灰度就是 新图像的灰度值。 如果位置不为整数，则有几种方法： 1) 最近邻法 2) 双线性内插法 3）三次卷积法 .7 灰度重采样 1) 最近邻法：距离实际位置最近的像元的灰度值作为 输出图像像元的灰度值； .8 灰度重采样 2）双线性法：以实际位置临近的4个像元值，确定输出 像元的灰度值。公式为： 4 1 4 1 4321 44332211 , i i i ii nm p gp pppp gpgpgpgp g）（ G2 G3 G4 G1 .9 灰度重采样 3）三次卷积法以实际位置

4、临近的16个像元值，确定输 出像元的灰度值。公式为： 16 1 16 1 , i i i ii nm p gp g）（ PSF 三次样条函数 sinc函数 .10 灰度重采样 几种采样方法的优缺点： 1）最近邻法：计算简单，一般情况下可接受，灰度级细微 变化，保留原始数据，这种方法最大可产生半个像元的位 置偏移，可能造成输出图像中某些地物不连续。 2) 双线性插值：计算量中等，效果较好，细节丧失，具有平 均化的滤波效果，边缘受到平滑作用，原来的像元值等到破 坏，在以后的波谱识别分类分析中，会引起一些问题； 3)三次卷积法:计算量较大，但它可既避免了采用最近邻近 点法所带来地物不连续的现象，提供

5、了比双线性内插法更加 清晰的图像，具有均衡化和清晰化的效果。 .11 总上所述： 纠正的函数可有多种选择：多项式方法、共线方程纠正的函数可有多种选择：多项式方法、共线方程 方法、随机场内插方法等等。其中多项式方法的应用最方法、随机场内插方法等等。其中多项式方法的应用最 为普遍。为普遍。 准准备备 工工作作 输输入入原原 始始图图象象 建建立立纠纠 正正函函数数 确确定定输输出出图图象象 的的范范围围 逐逐个个像像元元进进 行行几几何何变变化化 灰灰度度的的 重重采采样样 输输出出纠纠正正后后 的的图图象象 效效果果 评评价价 .12 多项式纠正的基本思想：图像的变性规律可以看作是平 移、缩放、

6、旋转、仿射、偏扭、弯曲等形变的合成。一 般的公式为： .543210 22 ),(iiiiiiiixiYcXcYXcYcXccYXfx .543210 22 ),(iiiiiiiiyiYdXdYXdYdXddYXfy .543210 22 ),(iiiiiiiixiycxcyxcycxccyxFX .543210 22 ),(iiiiiiiiyiydxdyxdydxddyxFY 2) 直接法 1) 间接法 利用有限的控制点的已知坐标，解求多项式的系数，确定变换函 数。然后讲各个像元带入多项式进行计算，得到纠正后的坐标。 .13 1) 1) 表征空间位置的可靠性，道路交叉点，标志物，表征空间位置

7、的可靠性，道路交叉点，标志物，水域水域 的边界的边界，山顶，小岛中心，机场等。，山顶，小岛中心，机场等。 同名控制点要在图像上均匀分布；同名控制点要在图像上均匀分布； 清楚辨认；清楚辨认； 数量应当超过多项式系数的个数（数量应当超过多项式系数的个数（(n+1)*(n+2)/2）。）。 当控制点的个数超过多项式的系数个数时，采用最小当控制点的个数超过多项式的系数个数时，采用最小2 乘法进行系数的确定，使得到的系数最佳。乘法进行系数的确定，使得到的系数最佳。 控制点的选择原则控制点的选择原则: .14 三、地形图配准操作步骤三、地形图配准操作步骤 （一）单幅图的配准步骤 经扫描后的地形图，并没有投

8、影信息和坐标经扫描后的地形图，并没有投影信息和坐标 系统，在系统，在ERDASERDAS软件下，利用公里格网或四个角软件下，利用公里格网或四个角 点的经纬度座标给地形图赋上投影和坐标信息，点的经纬度座标给地形图赋上投影和坐标信息， 建议利用公里格网点，因为一幅地形图的公里格建议利用公里格网点，因为一幅地形图的公里格 网点较多，可以很好的纠正由于纸张变形，扫描网点较多，可以很好的纠正由于纸张变形，扫描 等引起的误差。等引起的误差。 .15 1、将扫描后的地形图转换为image格式 、启动配准程序：Maindata preapration image geometric correction 3、

9、选择要配准的地形图（从下窗口中选择） .16 4、选择几何校正模型 一般选择多项式变换模型（polynomial）；单 幅图多项式次方数可选1，两幅图多项式的次方数可 数3或者3以上 .17 5、选择投影类型、填写投影参数 在上图中选择add/change projection .18 .19 在上图中注意几点： 1）projection type:选择transverse mercator 2)Spheroid name和datum:都选择:krasovsky 3)Scale factor at central meridian:选择1.000 4)Longitude of central

10、meridian:中央子午线的 经度需要计算 5)False easting:北半球填写为50,000m(500公 里) 其他不变 .20 、选择几何校正采点模式 1）单击set projection GCP tool .21 2)单幅图的配准选择通过键盘方式输入控制点： 即keyboard only 两幅图的配准选择exsiting viewer,即用一幅 有坐标的图给另一幅没有坐标的图赋予坐标 单位选择米 、在图中选点，在此X residual 和Y residual .22 输入坐标值，注意输入的单位为要换算成米， 如图上的坐标为(19757,3571)，其中19757中19 是带号，所以输入值为757000,3571应输入 3571000（单位为米） 8、再采集其他控制点 最少控制点的个数可按下列公式计算： (t+1)*(t+2)/2，当次方数为时最少需要个控 制点，次方需要个控制点，次方需要 个控制点。 当输入3个控制点后（本次实习），每采集一 个地面控制点，系统自动产生一个ref.gcp .23 9、其他知识：x residual y和 residual分别表 示单个GCP控制点的X、Y残差， RMS error 和contribution