遥感图像的几何校正

遥感图像的恢复处理

——几何校正任课教师：杨晓霞2013年3月7日几何变形基于多项式模型的几何校正多项式校正模型地面控制点（GDP）的选取重采样方法基于共线方程的几何校正基于有理函数的几何校正内容大纲几何变形传感器成像方式引起的图像变形传感器外方位元素变化的影响地形起伏引起的像点位移地球曲率引起的图像变形大气折射引起的图像变形地球自转的影响遥感图像的几何变形传感器成像方式引起的图像变形扫描的瞬时视场由扫描中心向两侧增大根据遥感平台的位置、遥感器的扫描范围、使用的投影类型，可以推算其图像不同位置像元的几何位移传感器外方位元素变化的影响单个外方位元素引起的图像变形地球曲率、大气折光和地形起伏引起的误差当卫星由北向南运行的同时，地球表面也在由西向东自转由于卫星图像每条扫描线的成像时间不同，因而造成扫描线在地面上的投影依次向西平移，最终使得图像发生扭曲地球自传引起的变形遥感图像通常包含严重的几何变形，一般分为系统性和非系统性两大类系统性几何变形是有规律和可以预测的，比如扫描畸变、地球曲率引起的图像变形、地球自转的影响等非系统性几何变形是不规律的，它可以是遥感器平台的高度、经纬度、速度和姿态等的不稳定、地形起伏的影响等等，一般很难预测遥感图像的几何变形目的改正系统及非系统性因素引起的图像变形准确的空间位置遥感图像的几何处理包含两个层次粗加工处理精加工处理遥感图像的几何处理地面站接收图像后，根据不同平台、传感器的参数，对地球曲率、地球自转、大气折射造成的变形进行处理粗加工处理主要是由地面站完成，不是用户完成粗加工处理对传感器内部畸变的改正很有效粗加工处理后仍有较大的残差遥感图像的粗加工处理为什么要进行遥感图像的精校正处理？由于遥感器的位置及姿态的测量精度不高，其加工处理后仍有较大的残差（几何变形）一个地物在不同的图像上，位置要一致，才可以进行融合处理、图像的镶嵌、动态变化监测如果同一地区的不同时间的影像，不能把它们归纳到同一个坐标系中去，图像中还存在变形，这样的图像是不能进行融合、镶嵌和比较的，是没有用的遥感图像的精加工处理在粗加工处理的基础上，采用地面控制点（GCP）的方法进一步提高影像的几何精度几何处理的两个环节像素坐标的变换——解决位置问题多项式模型灰度重采样——解决亮度问题最邻近像元采样法双线性内插法双三次卷积重采样法遥感图像的精加工处理遥感数字图像的几何处理过程

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为普遍回避成像的空间几何过程，直接对图像变形的本身进行数学模拟把遥感图像的总体变形看作是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲以及更高次的基本变形的综合作用结果把原始图像变形看成是某种曲面，输出图像作为规则平面。从理论上讲，任何曲面都能以适当高次的多项式来拟合。用一个适当的多项式来描述纠正前后图像相应点之间的坐标关系基于多项式几何校正的基本思想确定匹纠正爹的多项些式模型选择若没干个混控制瓦点，利用撑有限追个地还面控疯制点药的已定知坐草标，培解求细多项慢式的赶系数将各像丈元的扁坐标鸟代入呜多项匹式进羽行计幼算，躁便可第求得松纠正举后的希坐标位置进亦行变红换，泛变换增的同妻时进饭行灰听度重盆采样对结智果进础行精森度评宾定遥感痕图像读多项灵式纠妻正的它步骤一般残多项谣式纠虑正变擦换公阵式x,睁y为某古像素喷原始先图像持坐标X,Y为同粪名像瓶素的孝地面隔（或洒地图玩）坐休标第1步：架确定砖纠正妖模型建立蜜两图圈像像哲元点绢之间杠的对把应关炕系控制望点的勇选取秘要求影像上夸的明铅显地跟物点影像考中均笋匀分激布要满斗足一振定的歼数量悬要求地面防控制脏点的饶获取彼途径GPS地形明图、苏矢量汉图、告地图纠正过垃的影房诚像（之航片锹、卫厉片）妈等等第2步：偏选择蔬控制贷点控制包点应邪选取感图像筐上易秧分辨障且较且精细章的特施征点值，如肥道路止交叉诞点、事河流孙弯曲爬或分超叉处械、湖熄泊边陪缘、荷飞机圣场、再城廓互边缘涌等地面控揪制点金上的蒜地物莲不随略时间苦而变每化，贡以保扰证当态两幅屯不同垂时段贞的图富像或馅地图茶几何朗纠正玩时，浴可以眠同时袜识别捧出来特征肌变化族大的仔地区柿应多筒选一然些图像卸边缘艰部分悉一定闯要选察取控切制点幅，以萌避免关外推尽可迎能满窗幅均牢匀选晕取第2步：游选择轰控制亿点多项差式的办系数州利用宽地面尾控制谣点建触立的畅方程译组来摸解算一般来走说GC燥P的数塞量至樱少要予大于(n望+1母)(稿n+厘2)坐/2，n是多额项式粮的阶猾数一次多交项式3个以腐上点二次奏多项魄式6个以填上点三次屿多项银式10个以播上点第2步：浮选择愚控制括点一般仿多项统式纠肺正变枕换公吼式几何翅校正径实验剪图像几何垒校正加实验允图像确定资校正量后图茫像的垒行列暑数值蝴，并脉找到鼠新图伸像中每一像俱元的亮絮度值像素坐井标的盛变换逼，即壁将图沿像坐计标转额变为五地图捆或地水面坐串标直接法间接法对坐镜标变栋换后察的像伶素亮盼度值棵进行莫重采羡样最近品邻法双线杰性内排插法三次捆卷积还内插疲法第3步：海位置旧变换约与灰产度重吵采样确定久合理繁的边随界计算恶边界计算鞋行列例数有了边界之后版，就搅可以牲得到胀图像趣上任色何一积个点镰的坐宁标，由图魄像行旱列号倡得到贡地面遮点坐约标的喂公式确定拾边界不合未理的榆边界合理圾的边痰界原始弓图像根据瞒精度富要求各定义循输出糟像素压的地吐面尺碑寸△X和△Y图像拴总的纲行列夸数M和N由下脾式确役定：M=融(Y2-Y1)/ΔY+皮1N=借(X2-X1)/ΔX+崇1Δx、Δy表示卧输出烂图像牧的采彩样间默隔采样肥间隔墓和图绒像的册分辨河率对骡应采样匀前的局原始厕图像责，分倒辨率柏常用枯每个稍像元每覆盖决的空勉间范寸围来胸描述对于结采样折后的棒图像逼，可钩以用厦采样养间隔窃来描还述计算怎行列沈数从原没始图访像阵形列出们发，雅按行哗列的眠顺序繁依次玻对每塘个原牲始像款素点禾位求屈其在专地面堂坐标证系（缝也是盗输出植图像朴坐标少系）秃中的掠正确日位置X=还Fx(x威,y蛮)Y=欠FY(x拣,y熔)直接呢法校系正方召案abcdxya′Xb′Yc′d′直接法

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F(x,y)••••间接法

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