基于几何校正的数字图像处理技术

基于几何校正的数字图像处理技术

一、遥感图像的预处理远程技术是一种不直接接触检测目标的系统，利用探测器从远处获取检测目标信息，阐明综合探测目标特征的技术。目前遥感广泛应用于:(1)农林应用:农业资源调查、自然灾害监测、作物估产等;(2)地矿应用:区域构造、地质填图、矿产勘查、地貌研究等;(3)水文海洋:水资源调查、冰雪研究、海洋参数、渔业资源等;(4)监测:水源污染、赤潮、城市热岛等;(5)数据更新。数字图像的边缘检测是图像分割和目标区域识别等图像分析领域中十分重要的基础。经典边缘微分算子如Sobel、Roberts等算法简单,运算速度快,它们可对遥感图像进行相应的边缘检测。本文正是基于此,使用c++编程语言,将主要的检测算子编写成相应的代码进行图像的边缘检测。二、红外和近地层研究区域的遥感测年LANDSAT是美国陆地探测卫星系统。从1972年开始发射第一颗卫星LANDSAT1,到目前最新的LANDSAT7。LANDSAT7卫星于99年发射,装备有增强型专题绘图仪(ETM+)设备,ETM+被动感应地表反射的太阳辐射和散发的热辐射,有8个波段的感应器,覆盖了从红外到可见光的不同波长范围。如表1。本次研究选取的区域是被誉为“长江门户、东海瀛洲”的崇明岛,其东部滩涂被列为“国家级自然保护区”。由于其可进入行差和环境保护等原因,给常规的专业调查和观测带来了很大困难,因此研究深度相对较低。目前大部分专家学者对沙质潮滩进行研究,像崇明东滩此类的淤泥质潮滩系统性的研究相对较低。本文研究所用的遥感图像成像于2002年10月26日,系横轴墨卡托投影。选取band30.63-0.69um,红外波段,对水中悬浮泥沙反映敏感。此外由于其包含的信息量大,广泛用于对裸露地表,岩性,地层,构造,地貌等为可见光最佳波段可区分人造地物类型。如图1。三、图像几何校正受卫星的飞行姿态、飞行轨道和地球运动等的影响,地面站获取的遥感数字图像存在一定程度上的辐射变形和几何畸变,遥感图像中包含的随机几何畸变,具体表征为图像上各像元的位置坐标与所采用的标准参照投影坐标系中目标地物坐标的差异。图像几何校正的目的即是定量确定图像上的像元坐标系相应目标地物在选定的投影坐标系中的坐标变换,建立地面坐标系与图像坐标系间的对应关系。此过程可用专业的遥感图像处理软件ERDAS来辅助完成,具体效果如图2。同时,本文只是关注长江口崇明东滩区域的遥感影像,所以需对其区域进行相应的裁剪处理,具体效果如图3。四、经典边缘检测算子的介绍和处理结果1.fx,y梯度梯度对应一阶导数,梯度算子对应一阶导数算子。对1个连续函数f(x,y),它在位置(x,y)的梯度可表示为1个矢量。上述矢量的大小和方向角分别为:方向:φ(x,y)=arctan(Gy/Gx)其相应的程序关键代码如下:2.卷积模板的实现梯度幅值:其中:sx=(a2+ca3+a4)-(a0+ca7+a6)sy=(a0+ca1+a2)-(a6+ca5+a4)(其中c=2)用卷积模板来实现就是:其相应的程序关键代码如下:3.拉普拉斯算法：拉普拉斯算子是一个二次导数算子。对于连续函数fx，y，拉普拉斯值为常用的两种模板如下:其相应的程序关键代码如下:4.种算法对边缘测定的对比为比较上述三种算子对研究区域的遥感图像水边线提取的效果(局部放大处理)。从以上对比图可以看出:3种算法均能正确地检测出边缘信息,但提取的边缘宽度和连续性不同,对噪声的敏感性也不同;只有Roberts算子提取的边缘是单像素的,边缘连续性较好,同时噪声对其影响较小,处理得到的图像能够用于进一步的分析使用。5.最终结果的输出其整个崇明东滩使用Roberts算子进行水边线提取结果,见图7。五、遥感图像对比通过编程实现