实验2遥感图像的几何校正

1、实验实验2 遥感图像的几何校正遥感图像的几何校正n 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。几何校正简述几何校正简述数字图像纠正的处理过程框图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。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几何校正主要处理

2、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，评定精度度对原始影像进行几何变换计算，像素亮度值重采样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 1）像素坐标变换）像素坐标变换: :计算校正后每一点所对应原图中的位置；计算校正后每一点所对应原图中的位置； 2 2）对坐标变换后的像素亮度值进行重采样）对坐标变换后的像素亮度值进行重采样: :计算

3、每一点的亮度计算每一点的亮度值。值。几何校正简述几何校正简述1 1）像素坐标变换）像素坐标变换: :4.4.2 几何校正几何校正4.4.2 几何校正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 2）像素亮度值重采样）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

4、确定数目的确定: :最小数目最小数目实际中往往取实际中往往取6 6倍于最小数目。倍于最小数目。 选择的原则选择的原则易分辨、易定位的特征点：道路的交叉口，水库坝易分辨、易定位的特征点：道路的交叉口，水库坝址，河流弯曲点等。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。特征变化大的地区应多选些。尽可能满幅均匀选取。尽可能满幅均匀选取。几何校正几何校正上机：基于上机：基于spot图像的图像的tm图像校正过程图像校正过程第一步:显示图像文件(display image files )1. 在e rdas图标面板中点击viewe

5、r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 viewers2. 在viewer #1中打开需要校正的landsat tm图像:tmatlanta.img3. 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：基于上机：基于spot图像的图像的tm图像校正过程图像校正过程第二步:启动几何校正模块启动几何校正模块geometric correction toolgeometric correction

6、 tool1.1.在在viewer#1viewer#1菜单条，单击菜单条，单击raster-geometric correctionraster-geometric correction命令命令2.2.打开打开set geometric modelset geometric model对话框，对话框，3.3.选择多项式几何校正计算模型为选择多项式几何校正计算模型为polynomialpolynomial4.4.单击单击okok按钮按钮上机：基于上机：基于spot图像的图像的tm图像校正过程图像校正过程第二步:启动几何校正模块启动几何校正模块geometric correction toolge

7、ometric correction tool5.5.同时打开同时打开geo correction toolsgeo correction tools对话框和对话框和polynomial model propertiespolynomial model properties对对话框话框6.6.在在polynomial model propertiespolynomial model properties窗口中，定义多项式模型参数窗口中，定义多项式模型参数 （1 1）定义多项式次方（）定义多项式次方（polynomial orderpolynomial order）为）为2 2 （2 2）单击）

8、单击applyapply按钮应用，单击按钮应用，单击closeclose按钮关闭按钮关闭 （3 3）打开）打开gcp tool reference setupgcp tool reference setup对话框对话框输入“2”后按apply再按close，出现中间图上机：基于上机：基于spot图像的图像的tm图像校正过程图像校正过程第三步:启动控制点工具启动控制点工具(start gcp tools )(start gcp tools )1.1.首先在首先在gcp toots reference setupgcp toots reference setup对话框中选择采点摸式，对话框中选择采

9、点摸式，2.2.选择视窗采点模式：选择视窗采点模式：existing viewerexisting viewer3.3.ok(ok(关闭关闭gcp tools reference setup gcp tools reference setup 对话框对话框) )4.4.打开打开viewer selection instructionsviewer selection instructions指示器指示器5.5.在显示作为地理参考图像在显示作为地理参考图像panatlanta.imgpanatlanta.img的的viewer #2viewer #2中点击左键中点击左键( (要点在图像中要点在图

10、像中) )6.6.打开打开reference map informationreference map information提示框提示框 ( (显示参考图像的投影信息显示参考图像的投影信息) )7.7.ok(ok(关闭关闭reference map 1nformationreference map 1nformation提示框提示框) )viewer selection instructions指示器reference map information提示框8. 8. 整个屏幕将自动变化为如图所示的状态，图中控制点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

11、。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左键按住方框,可可以移动方框位置以移动方框位置左键按住方左键按住方框对角线位框对角线位置置,可以改变可以改变方框大小方框大小上机：基于上机：基于spot图像的图像的tm图像校正过程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控制点工具对话框select gcpcreate gcpedit-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

12、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：基于上机：基于spot图像的图像的tm图像校正过程图像校正过程gcpgcp的具体采集过程：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、

13、y坐标注意注意:所选控制点是同名点所选控制点是同名点,即在即在tm影像上点影像上点和在和在spot影像上点影像上点,两个点是同一地物点两个点是同一地物点第四步中的第四步中的单击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单击单击create gcp图标，并在图标，并在viewer #3中点击左键定点中点击左键定点控制点删除控制点删除,直接左键选中该行直接左键选中该行,右键命令删除右键命令删除,类似类似excel表中行删除表中行删除可以左键按住控制点可以左键按住控制点,进行位置移动进行位置移动上机：基于上机：基于

14、spot图像的图像的tm图像校正过程图像校正过程gcpgcp的具体采集过程：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

15、#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单击单击create gcp图标，并在图标，并在viewer #4中点击左键定点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，

16、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匹配程度是指检查点在两幅图像中的相似程度注意注意:要保证一定的控制点个数要保证一定的控制点个数,校正方校正方程才能建立程才能建立,不能将所有点都设成检查不能将所有点都设成检查点点采集采集gcp以后，以后，gcp数据表如图所示数据表如图所示可以将上表的可以将上表的列列全选中，然后右键点击，复制粘贴到全选中，然后右键点击，复制粘贴到word，用于写实验报告。，用于写实验报告。是按住列表头选中是按住列表头选中,不是按住行选中不是按住行选中 上机：基于上机

17、：基于spot图像的图像的tm图像校正过程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( (注意注意typetype为为controlcontrol的个数不能少的个数不能少于六个于六个, ,不能将所有点的不能将所有点

18、的typetype都变成都变成check,check,否则会报错否则会报错) )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：基于上机：基于spot图像的图像的tm图像校正过程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: 匹配参数匹配参数( matching parameters )( matching parameters )最大搜索半径( max. search radius ):

19、3 搜素窗口大小(search window size ): x-5 y-5 约束参数约束参数( threshold parameters )( threshold parameters ) 相关阈值(correlation threshold ):0.8 删除不匹配的点discard unmatched point ):active 匹配所有匹配所有/ /选择点选择点(match all / selected point )(match all / selected point )选项组选项组中设从输入到参考(reference from input )或 从参考到输入(input from

20、 reference ) 单击close按钮（关闭gcp matching对话框）上机：基于上机：基于spot图像的图像的tm图像校正过程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，

21、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在采集地面控制点和检查点时, ,要注意不能将所有点的要注意不能将所有点的typetype都设成检查点都设成检查点, ,因为因为要保留一定的控制点数要保留一定的控制点数, ,校正方程才能建立校正方程才能建立.

22、.typetype类型中要有控制点和检查点类型中要有控制点和检查点, ,才能进行点匹配计算才能进行点匹配计算edit-point matchingedit-point matching进行点选择时进行点选择时, ,有时选中一张图上的点有时选中一张图上的点, ,另一张图上的点会自动出现另一张图上的点会自动出现, ,如果自动如果自动出现的点位置不好出现的点位置不好, ,可以左键按住该点移动调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。所以正方程精度。所以typetype中不

23、能全部设为中不能全部设为checkcheck左键选中某行左键选中某行, edit-set point type-check 改变该行的type属性在在file下面下面,可以保存所选择的点位可以保存所选择的点位这列属性不能全为这列属性不能全为check ,至少要有至少要有6个个control上机：基于上机：基于spot图像的图像的tm图像校正过程图像校正过程第六步:图象重采样(resample the image )在在geo correction toolsgeo correction tools对话框中选择对话框中选择image resampleimage resample图标图标打开打开i

24、mage resample(image resample(图像重采样图像重采样) )对话框对话框在在image resampleimage resample对话框中，定义重采样参数对话框中，定义重采样参数: : 输出图像文件名输出图像文件名(output (output file):rectify.imgfile):rectify.img 选择重采样方法选择重采样方法(resample method ): nearest neighbor(resample method ): nearest neighbor 定义输出图像范围定义输出图像范围(output corner): ijlx, uly, lrx, lry(outpu