遙感 幾何校正課件

遙感圖像的恢復(fù)幾何校正遙感圖像幾何失真造成圖像失真的因素平面掃描鏡掃描線速不均地球曲率引起的幾何畸變衛(wèi)星高度變化造成的畸變衛(wèi)星速度變化造成的幾何畸變衛(wèi)星前進(jìn)造成的影像扭歪地球自轉(zhuǎn)引起的影像扭歪衛(wèi)星翻滾角造成的畸變衛(wèi)星俯仰角造成的幾何畸變衛(wèi)星偏航角造成的幾何畸變地面高程引起的幾何畸變幾何校正數(shù)字圖像幾何糾正通過計(jì)算機(jī)對(duì)離散結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像中的每一個(gè)像元逐個(gè)進(jìn)行糾正處理的方法。這種方法能夠精確地改正動(dòng)態(tài)掃描圖像所具備的各種誤差?；驹砝脠D像坐標(biāo)和地面坐標(biāo)（另一圖像坐標(biāo)、地圖坐標(biāo)等）之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，即輸入圖像和輸出圖像間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系實(shí)現(xiàn)。幾何精較正幾何精校正：利用控制點(diǎn)進(jìn)行的幾何校正。原理

幾何精校正回避成像的空間幾何過程，而直接利用地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)對(duì)遙感圖像的幾何畸變本身進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬，并且認(rèn)為遙感圖像的總體畸變可以看作是擠壓、扭曲、縮放、偏移以及更高次的基本變形的綜合作用的結(jié)果，因此校正前后的影像相應(yīng)點(diǎn)的坐標(biāo)關(guān)系，可以用一個(gè)適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來表示。目的 消除地形起伏、星歷數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確等因素造成的影像幾何畸變方法

利用控制點(diǎn)改正原始圖像的幾何變形，產(chǎn)生一幅符合某種地圖投影表達(dá)要求的新圖像。選取控制點(diǎn)依據(jù)控制點(diǎn)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行空間變換對(duì)變換后的圖像進(jìn)行重采樣具體實(shí)現(xiàn)：首先利用地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)確立一個(gè)模擬幾何畸變的數(shù)學(xué)模型，以此來建立原始畸變圖像空間與標(biāo)準(zhǔn)空間的某種對(duì)應(yīng)關(guān)系。其次是利用這種對(duì)應(yīng)關(guān)系把畸變空間中的全部元素變換到標(biāo)準(zhǔn)空間中去，從而實(shí)現(xiàn)圖像的幾何精校正。重采樣法數(shù)字圖象的糾正過程

實(shí)際工作中常以一幅圖像為基準(zhǔn)，去校正幾何失真圖像。通常設(shè)基準(zhǔn)圖像f(x,y)是利用沒畸變或畸變較小的攝像系統(tǒng)獲得的，而有較大幾何畸變的圖像用g(x′,y′)表示

設(shè)兩幅圖像幾何畸變的關(guān)系能用解析式來描述。建立糾正函數(shù)當(dāng)n=1時(shí)，畸變關(guān)系為線性變換，式子中包含a00、a10、a01b00、b10、b016個(gè)未知數(shù)，至少需要3個(gè)已知點(diǎn)來建立方程式，解求未知數(shù)。當(dāng)n=2時(shí)，畸變關(guān)系式如下，包含12個(gè)未知數(shù)，至少需要6個(gè)已知點(diǎn)來建立關(guān)系式，解求未知數(shù)。確定新的圖像的邊界

糾正后圖像和原始圖像的形狀、大小、方向都不一樣。所以在糾正過程的實(shí)施之前，必須首先確定新圖像的大小范圍。根據(jù)公式求出原始圖像四個(gè)角點(diǎn)（a,b,c,d）在糾正后圖像中的對(duì)應(yīng)點(diǎn)（a’,b’,c’,d’）的坐標(biāo)（Xa’,Ya’）(Xb’,Yb’)(Xc’,Yc’)(Xd’,Yd’)，然后求出最大值和最小值。

確定新的圖像的邊界X1=min(Xa’,Xb’,Xc’,Xd’)X2=max(Xa’,Xb’,Xc’,Xd’)Y1=min(Ya’,Yb’,Yc’,YXd’)Y2=max(Ya’,Yb’,Yc’,Yd’)確定新圖像的分辨率目的是確定新圖像寬度和高度；根據(jù)精度要求，在新圖像的范圍內(nèi)，劃分網(wǎng)格，每個(gè)網(wǎng)格點(diǎn)就是一個(gè)像元。新圖像的行數(shù)M＝(Y2-Y1)/△Y+1;新圖像的列數(shù)N＝(X2-X1)/△X+1;新圖像的任意一個(gè)像元的坐標(biāo)由它的行列號(hào)唯一確定。灰度的重采樣若坐標(biāo)是整數(shù)糾正后的新圖像的每一個(gè)像元，根據(jù)變換函數(shù)，可以得到它在原始圖像上的位置。如果求得的位置為整數(shù)，則該位置處的像元灰度就是新圖像的灰度值。若坐標(biāo)是非整數(shù)，采用灰度內(nèi)插最近鄰元法雙線性內(nèi)插法三次內(nèi)插法1．最近鄰元法距離實(shí)際位置最近的像元的灰度值作為輸出圖像像元的灰度值。在待求點(diǎn)的四鄰像素中，將距離這點(diǎn)最近的相鄰像素灰度賦給該待求點(diǎn)。公式為：

Xn=int（XP+0.5）Yn=int（YP+0.5）｛p該方法最簡(jiǎn)單，效果尚佳，但校正后的圖像有明顯鋸齒狀，即存在灰度不連續(xù)性。對(duì)于(i+u,j+v)有f(i+u,j+v)=[f(i+1,j+v)-f(i,j+v)]u+f(i,j+v)=

該方法要比最近鄰元法復(fù)雜，計(jì)算量大。但沒有灰度不連續(xù)性的缺點(diǎn)，結(jié)果令人滿意。它具有低通濾波性質(zhì)，使高頻分量受損，圖像輪廓有一定模糊。3．三次卷積法

該方法利用三次多項(xiàng)式S(x)來逼近理論上的最佳插值函數(shù)sin(x)/x。其數(shù)學(xué)表達(dá)式為：(i-1,j-1)(i-1,j+2)(i+2,j-1)(i+2,j+2)(x,y)u

v幾何糾正的關(guān)鍵建立原始圖像與校正后圖像的坐標(biāo)系。確定GCP（Ground