线性阵列扫描影像的数字纠正

1、概念理解 v什么是线性阵列扫描影像?数字微分 纠正的含义及意义在哪里？ 由若干条线性阵列扫描影像构成像幅 ， 例如法国的SPORT卫星得到的卫星影像。 根据有关参数与数字地面模型，利用相 应的构象方程式，或按一定的数学模型 用控制点解算，从原始的非正射数字影 像获取正射影像，将影像化为很多微小 的区域逐一进行数字处理，最终实现两 个二维影像之间的几何变换。 法国SPORT卫星 SPORTSPORT系列卫星：系列卫星： 轨道高度轨道高度832km832km，轨道倾角，轨道倾角98.798.7， 周期周期101.4101.4分钟，重复周期分钟，重复周期2626天，卫天，卫 星上装载星上装载HRVH

2、RV（High Resolution High Resolution Visible range instrumentsVisible range instruments）推扫）推扫 式扫描仪。式扫描仪。HRVHRV有两种，一种是全色有两种，一种是全色 的，有的，有60006000个个CCDCCD元件，摄影比例尺元件，摄影比例尺 为为1:801:80万，瞬时视场为万，瞬时视场为10mX10m10mX10m；另；另 一种为多光谱扫描仪，有一种为多光谱扫描仪，有3X30003X3000个个 CCDCCD，瞬时视场为，瞬时视场为20mX20m20mX20m。 SPOT卫星（6000条扫描线组成一幅影

3、像） x y 第3000条扫描 Lp 飞行方向 数字微分纠正的数学模型 数字微分纠正与光学微分纠正一样，是实 现两个二维图像之间的几何变换 x = fx (X，Y) ； y = fy (X，Y) X = x (x，y)； Y = y (x，y) 反解法 正解法 )( )( )( )()()( )()()( )()()( 1 0 333 222 111 tZZ tYY tXX tctbta tctbta tctbta f x S S S 时刻T的构象方程 几种典型的纠正方法 一、间接法纠正 )()()()()()()()()( 1 0222222tctZtbtYtatXtZctYbtXaSSS

4、或 Xa2(t) + Yb2(t) + Zc2(t) =A(t) 其中 )()()()()()()(222tctZtbtYtatXtASSS v按泰勒级数展开为按泰勒级数展开为 2 2 2222 2 2222 2 2222 )2()1()0( )2()1()0( )2()1()0( )2()1()0( )( )( )( )( tAtAAtA tctcctc tbtbbtb tataata v对对a1（t），），b1（t），），用多项式表达用多项式表达 2 1111 2 1111 2 1111 )2()1()0( )2()1()0( )2()1()0( )( )( )( tctcctc tbtb

5、btb tataata 求出各元素对应的a1(t)，a2(t)，c3(t)， XS(t)，YS(t)，ZS(t)，然后求出该相应像 点的y及t，或y及x。 将展开的多项式代入原式 取至二次项取至二次项 可以看到式子右边有可以看到式子右边有t二次项，所以要进行迭二次项，所以要进行迭 代运算。代运算。 vt t值实际上表达了上图坐标系中像点值实际上表达了上图坐标系中像点p p在时在时 刻刻t t的的y y坐标坐标 t llyP)(0 lp，l0扫描线行数； 为扫描线的时间间隔； 为CCD一个探测像元的宽度。 v再求像点再求像点p的的 x坐标坐标 )()()()()()( 1 111tctZZtbt

6、YYtatXXxSSS )()()()()()( 1 333tctZZtbtYYtatXXfSSS 或 )()()()()()( )()()()()()( 333 111 tctZZtbtYYtatXX tctZZtbtYYtatXX fx SSS SSS 同理进行多项式展开 在影像纠正中，首先要求各元素对应的外方位元素，在影像纠正中，首先要求各元素对应的外方位元素， 然后才能求出该相应像点的然后才能求出该相应像点的y及及t，或，或y及及x。 各参数的表示（t的线性函数） 直接法纠正 直接法纠正 )( )()( )()( )( )( )()( )()( )( 31 31 31 31 tZZ f

7、tcxtc ftbxtb tYY tZZ ftcxtc ftaxta tXX SS SS a1(t)，a2(t)，c3(t)，XS(t)，YS(t)，ZS(t)为像点 （x，y）对应的外方位元素，可由其行号li计算： 直接法纠正直接法纠正 SiSSi SiSSi SiSSi ii ii ii ZllZZ YllYY XllXX ll ll ll )( )( )( )( )( )( 00 00 00 00 00 00 给定高程初始值Z0 计算出地面平面坐标近似值 （X1，Y1） 用DEM与（X1，Y1）内插出 高程Z1 对应的地面点（X，Y，Z，） 直接法与间接法相结合的纠正方案 v在影像上确定

8、一个规则格网，间隔按像元的地面在影像上确定一个规则格网，间隔按像元的地面 分辨率化算后与数字高程模型分辨率化算后与数字高程模型DEM的间隔一致，的间隔一致， 用直接法结算它们的坐标。这些点在地面上是一用直接法结算它们的坐标。这些点在地面上是一 个非规则网点，由他们内插出地面规则格网点对个非规则网点，由他们内插出地面规则格网点对 应的像坐标，再按间接法进行纠正。应的像坐标，再按间接法进行纠正。 过程： 1.像片规则格网点对应的地面坐标结算 (x，y)(X，Y，Z) 2.地面规则格网点对应的像点坐标的内插 v拟合两个平面拟合两个平面 由P11的地面点坐标（X11， Y11），计算其相应的像点坐 标

9、（x11，y11）。 3.各地面元对应像素坐标的计算 v在地面规则格网点的像坐标已知后，由这些点的在地面规则格网点的像坐标已知后，由这些点的 坐标经双线性内插，可计算每一地面元对应的像坐标经双线性内插，可计算每一地面元对应的像 坐标，经过灰度重采样与赋值，即可完成纠正处坐标，经过灰度重采样与赋值，即可完成纠正处 理。理。 多项式纠正 v反解法多项式反解法多项式 对于每个控制点，已知其地面坐标Xi，Yi， 就可以列出上面方程，其中： v对行扫描图像而言，影像坐标对行扫描图像而言，影像坐标xi，yi和沿航线方和沿航线方 向的地面坐标向的地面坐标Xi，Yi，Zi之间的近似关系为之间的近似关系为 正解

10、法多项式：正解法多项式： 小结 v根据图像的成像方式确定影像坐标和地面坐标之根据图像的成像方式确定影像坐标和地面坐标之 间的数学模型间的数学模型 v根据所采用的数学模型确定纠正公式根据所采用的数学模型确定纠正公式 v根据地面控制点和对应像点坐标进行平差计算变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。换参数，评定精度。 v对原始影像进行几何变换计算，像素亮度重采样。对原始影像进行几何变换计算，像素亮度重采样。 v对对a1（t），），b1（t），），用多项式表达用多项式表达 2 1111 2 1111 2 1111 )2()1()0( )2()1()0( )2()1()0( )

11、( )( )( tctcctc tbtbbtb tataata 求出各元素对应的a1(t)，a2(t)，c3(t)， XS(t)，YS(t)，ZS(t)，然后求出该相应像 点的y及t，或y及x。 直接法纠正直接法纠正 SiSSi SiSSi SiSSi ii ii ii ZllZZ YllYY XllXX ll ll ll )( )( )( )( )( )( 00 00 00 00 00 00 2.地面规则格网点对应的像点坐标的内插 v拟合两个平面拟合两个平面 由P11的地面点坐标（X11， Y11），计算其相应的像点坐 标（x11，y11）。 3.各地面元对应像素坐标的计算 v在地面规则格网点的像坐标已知后，