第三章 遥感数字图像几何校正

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3.3.2几何畸变的影响因素
（1）传感器成像投影方式带来的变形
传感器有中心投影，全景投影，斜距投影以及平 行投影等几种成像方式。地形平坦地区的中心投影和 垂直投影没有几何畸变，但对全景投影和斜距投影则 产生图像变形。
常把中心投影和平行投影（正射投影）的图像视 为基准图像，而全景投影和斜距投影变形规律可以通 过与中心投影或正射投影的影像相比较而获得。因此， 航空像片的解译理论是各种遥感图像的解译基础。
利用控制点解算系数并进行校正
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3.4.2几何畸变校正的基本原理与过程
目的：改正原始图像的几何变形→ 符合某种地图 投影或图形表达要求的新图像。
基本环节：像素坐标转换；像素亮度值重采样。
准备工作
输入原始 数字图像
建立纠正 变换函数
确定输出 图像范围
输出纠正 后的图像
像素亮度 值重抽样
第三章 遥感数字图像几何校正
一、数字遥感图像几何校正的含义与意义 二、数字校正和光学校正的区别 三、几何畸变的类型与影响因素 四、几何畸变校正的类型、原理与过程 五、几何校正方法
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3.1 数字遥感图像几何校正的含义与意义
（1）数字图像几何校正的含义
遥感图像在几何位置上发生的变化，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 状不规则变化等。
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全景投影（线中心投影）变形
由于全景相机的像距保持不变， 而物距随扫描角的增大而增大， 因此出现两侧影像变形较大的 现象，使整个影像产生全景畸 变。
比例尺？
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斜距投影变形
侧视雷达采用斜距投影，它与摄像机中心投影方式完全不同。
斜距投影的变形误差为：
dyypy'pf(co1stg)
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（2）几何校正的意义
➢只有进行校正后，才能对图像信息进行分析，制 作满足测量和定位要求的各类遥感专题图。 ➢在同一地域，应用不同传感器、不同光谱范围及 不同成像时间的各种图像数据进行计算机自动分类、 地物特征的变化监测或其它应用处理时，必须进行 图像间的空间配准，保证不同图像间的几何一致性； ➢利用遥感图像进行地形图测图或更新时，要求图 像具有较高的地理坐标精度。
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（5）地球曲率的影响
R
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像点位移：理想平面 为切平面，但实际地 球表面为曲面，使地 面点相对于投影平面 点存在高差
像元比例尺变化：理
想状态下像元间隔为
等分间隔，地球曲率
的影响使其对应间隔
变化
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（6）大气折射的影响
大气对辐射的传播产生折射。由于大气的密度分布从下 到上越来越小，折射率不断变化，折射后的辐射传播不再是 直线而是一条曲线，从而导致传感器接收的像点发射位移。
几何粗校正：针对引起畸变原因而进行的校正， 是对遥感影像的前期校正。
❖几❖几何将何精传多校感项正器式：的法用校：一准利种数用数据几学、何模遥多型感项来平式近台作似位为描置校述以正遥及模感卫型图， 像利的星用几姿控何态制畸数点变据对，带求利入解用理变畸论换变校系的正数遥公，感式并图进按像行照与改该标正系准即数图可进之 ❖间 几❖行严的何在性格校控 畸的数模正制 变误据型点 的差处法对 校理：求 正的利得初用几始严何阶格畸段成变进像参行模数，型，一作并般为利消校用除正此系模进统型行，
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地球自转的影响
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左图显示了 地球静止的图像 (oncba)与地球 自转的图像 (oncba)在地面 上投影的情况。 由图可见，由于 地球自转的影响， 产生了图像底边 中点的坐标位移 x和y，以及平 均航偏角。
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3.4 几何校正的类型、原理与过程
3.4.1几何畸变校正的类型
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3.2 数字校正和光学校正的区别
（1）光学纠正通常不能对卫星遥感图像，特别是动态 遥感图像进行校正。原因：通常的光学纠正仪器是针对框 幅式中心投影的航空摄影图像设计的，动态传感图像的特 点并未在设计中加以考虑。
（2）数字图像纠正是建立在严格的数学基础上的，并 可以逐点地对图像进行纠正，原则上对任何传感器的图像 都可以进行纠正。
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斜距变形
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无变形
全景变形
斜距变形
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（2）传感器外方位元素变化的影响
传感器成像时的位置和姿态角
航高
航速
俯仰
翻滚
航偏
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（3）地形起伏的影响
地形起伏对中心投影造 成的像点位移是远离原 点向外变动，在雷达影 像上是向内变动的。
R
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数字纠正
光学纠正
纠正工具不同： 计算机系统
专用光学纠正机械仪器
图像数据形式不同： 灰度数字阵列
硬拷贝像片
原理不同： 坐标解析变换、灰度值重采样 恢复成像时的光束结构，感光
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3.3 几何畸变的类型与影响因素
3.3.1几何畸变的类型
按照图 像畸变 的性质 划分
系统性畸变 随机性畸变
是指遥感系统造成的畸变，这种畸变一 般有一定的规律性，并且其大小事先能 够预测。例如扫描镜的结构方式和扫描 速度等造成的畸变。 是指大小不能预测，其出现带有随机性质 的畸变，例如地形起伏造成的随地而异的 几何偏差。例如地形起伏造成的随地形而 异的几何偏差。
逐个像素的几 何位置变换
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遥感数字影像几何校正的一般过程
输 入确 原定 始工 数作 字范 影围 像
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地形起伏对正 射投影无影响
a
b
c
对中心投影引起 投影差，航片各 部分比例尺不同
ac b
A’ A
C
A’
B
C’
A
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C
B
C’
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（4）投影面倾斜的影响
正射投影：总是 水平的，不存在 倾斜问题
中心投影：若投影 面倾斜，航片各部 分的比例尺不同
f
倾斜
H
a bc
水平
比例尺 f/H
A BC
R1 R2 R3 R4
斜向 的电
a a0
磁波
经历
的是
一条
弯曲
的传
输路
线
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a a0
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（7）地球自转的影响
地球始终在自转，而且在不同的纬度，地球转动的线速度 不同。地球资源卫星完成一景图像的扫描，在此期间，地球已 经转过一定的角度，所以，图像记录的并非一个正方形的地面 区域，而是一个存在扭曲的四边形区域。