遥感图像校正

1、1遥感图像校正遥感图像校正姓名：马强姓名：马强学号：学号：20133342班级：遥感班级：遥感2013-01班班1、为什么要进行校正？、为什么要进行校正？2、怎样校正？、怎样校正？辐射校正：辐射校正：传感器系统误差校正传感器系统误差校正 大气校正大气校正 太阳高度角误差校正太阳高度角误差校正 地形坡度误差校正地形坡度误差校正几何校正：基于几何校正：基于ERDAS的几何精校正的几何精校正2辐射畸变辐射畸变几何畸变几何畸变主要内容主要内容3为什么要进行校正为什么要进行校正遥感成像过程遥感成像过程传感器本身的因素传感器本身的因素遥感平台的影响遥感平台的影响大气的影响大气的影响地表起伏的影响地表起伏的

2、影响4为什么要进行校正为什么要进行校正产生图像畸变产生图像畸变辐射畸变：辐射畸变：指遥感传感器在接收来指遥感传感器在接收来自地物的电磁波辐射能自地物的电磁波辐射能时，电磁波在大气层中时，电磁波在大气层中传输和传感器测量中受传输和传感器测量中受到遥感传感器本身、地到遥感传感器本身、地物光照条件（地形影响物光照条件（地形影响和太阳高度角影响）以和太阳高度角影响）以及大气作用等影响，而及大气作用等影响，而导致的遥感传感器测量导致的遥感传感器测量值与地物实际的光谱辐值与地物实际的光谱辐射率的不一致。射率的不一致。5图像畸变的分类图像畸变的分类几何畸变：几何畸变：遥感图像的几何位置上发生变化，遥感图像的

3、几何位置上发生变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与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。规则变化等变形，称为几何畸变。 如何进行辐射校正：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辐射校正传感器定标传感器定标随机坏像元随机坏像元行或列缺失行或列缺失行或列条纹行或列条纹7遥感传感器系统误差校正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大气传输中所引起的质量退化的一种图像

4、处理方法。8大气校正大气校正直方图最小值去除法回归分析法 基本思路基本思路: : 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直方图最小值去除法 校正方法校正方法: : 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直方图最小值去除法回归分析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

5、的波段灰度值提取出来进行回归分析。例如：例如：11XbaY11式中式中，X为为TM5波段的亮度均值；波段的亮度均值；Y为为TM1亮度均值；亮度均值；12a1,b1计算如下：)T(T)T)(TT(Tb55115515111TbTa111aTTT1、T5表示TM1与TM5波段灰度值，1T为TM1波段校正后的灰度值。回归分析法回归分析法13可以认为可以认为就是就是TM1波段的程辐波段的程辐射度。校正方法射度。校正方法就是讲就是讲TM1波段波段中每个像元的亮中每个像元的亮度值减去度值减去，来，来改善图像，去掉改善图像，去掉程辐射。程辐射。回归分析法回归分析法l任何地表获得的能量都随太阳的高度变化，而不

6、同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。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时获取的图像校正为太阳光线垂直照射时获取的图像。像。 太阳的高度角太阳的高度角可根据成像时刻的时间、季节和地可根据成像时刻的时间、季节和地理位置来确定，即：理位置来确定，即： sinsin=sin=sin sinsincoscos coscoscoscost t 太阳高度角的校正是通过调整一幅图像内的平均灰

7、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。度来实现的。15太阳高度角的辐射误差校正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。阳光的辐射亮度和地面倾斜度有关。 若处在坡度为若处在坡度为的倾斜面上的地物影像为的倾斜面上的地物影像为g g（x x，y y），），则校正后的图像则校正后的图像f f（x x，y y）为：为： 地形坡度引起的辐射校正方法需要有图像对应地形坡度引起的辐射校正方法需要有图像对应地区的地区的DEMDEM数据，校正较为麻烦，一般只在地形数据，校正较为麻烦，一般只在地形坡度

8、起伏较大的情况下做校正。坡度起伏较大的情况下做校正。 16cosyxgyxf，地形坡度辐射误差校正地形坡度辐射误差校正17遥感图像校正遥感图像校正谢谢！ 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，以求出透过率卫星飞行时的大气参数，以求出透过率T T 、T T 等因等因子。如果不通过特别的观测，一般很难得到这些数子。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（

9、散射光直接进入传感器的那部分，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。即程辐射），使影像质量满足基本要求。 19辐射校正辐射校正 对由于遥感检测系统、大气散射和吸收等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。辐射畸变进行校正。几何校正几何校正 对由于搭载传感器的遥感平台飞行姿态变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。变进行校正。2021遥感影像变形的原因遥感

10、影像变形的原因(1) 遥感平台位置和运动状态变化的影响：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：地形起伏的影响：产生像点位移。(3)地球表面曲率的影响：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：大气折射的影响：产生像点位移。(5) 地球自转的影响：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

11、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像元对应于地面宽度的不等25几何粗校正：几何粗校正：地面接收站在提供给用户资料前，已按常规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、传感器性处理方案与图

12、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。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。率、地形起伏、大气折射等因素引起的变形。几何精校正：几何精校正：利用地面控制点进行的几何校正称为几何精利用地面控制点进行的几何校正称为几何精校正。校正。 也称图像纠正，其目的是改正原始影像的几何变形，也称图像纠正，其目

13、的是改正原始影像的几何变形，产生一幅产生一幅的新图像。的新图像。2627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（change detection）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（图像配准（registrationregistration）：图像对图像的校准，）：图像对图像的校准，以使两幅图像中的同名像元配准。以使两幅图像中的同名像元配准。图像精校正（图像精校正（rectificationrectification）：借助于一组地面控）：借助于一组地面控制点（制点（Ground

14、 Control PointGround Control Point，GCPGCP），对一幅图），对一幅图像进行地理坐标的校正，又称为像进行地理坐标的校正，又称为geo-referencinggeo-referencing。正射影像纠正（正射影像纠正（ortho-rectificationortho-rectification）：借助于数）：借助于数字高程模型，对图像进行地形变形的校正，使图像字高程模型，对图像进行地形变形的校正，使图像符合正射投影的要求。符合正射投影的要求。地理参考（地理参考（Geo-referencingGeo-referencing）：将地理坐标系统赋）：将地理坐标系统赋

15、予图像数据的过程。予图像数据的过程。29遥感图像几何精校正的一般过程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311.从已经过几何配准的遥感图像上选取地面控制点；2.从电子地图中读取地面控制点的坐标；3.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；4.野外GPS定点数据采集；5.其它32控制点的地理坐标与地图投影的要求必须一致。控制点的地理坐标与地图投影的要求必须一致。2022201101100020222011011000),(),(xvbubuvbvbubbvufyvauauvavauaavufyxx,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：二次多项式间接法