基于ERDASIMAGINE遥感影像的配准

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韩笑
（辽宁省地理信息院，辽宁沈阳110034）
[摘要]本文针对遥感影像的特点，介绍了如何使用ER DASIMAGINE 纠正航空影像的偏差以及应该注意的问题等。

[关键词]地图；ER DAS IMAGINE ；影像配准[中图分类号]P2
[文献标识码]A
[文章编号]1002-7793（2010）007－0055-001.5
基于ERDAS IMAGINE 遥感影像的配准
遥感图像在成像时，由于成像投影方式、传感器外方位元素变化、传感介质的不均匀、地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素的影响，获得的遥感图像相对于地表目标存在一定的几何变形，使得图像上的几何图形与该物体在所选定的地图投影中的几何图形产生差异，造成形状或位置的失真。

这主要表现为位移、
旋转、缩放、仿射、弯曲和更高阶的歪曲，且其精度直接影响后续处理工作的质量。

要在这样的麦积林区遥感图像上进行森林资源调查，必须先用ERDAS IM AGINE 进行几何精度纠正。

只有消除了几何变形，才能进一步进行分析研究，开展图像解译、
专题分类等研究。

一、ERDAS IMAGINE 软件简介
ERDAS IM AGINE 是美国ERDAS 公司开发的遥感图像处理系统，以其先进的图像处理技术，友好、灵活的用户界面和操作方式，面向广阔应用领域的产品模块，服务于不同层次用户的模型开发工具以及高度的RS/GIS （遥感图像处理和地理信息系统）集成功能，为遥感及相关应用领域的用户提供了内容丰富、
功能强大的图像处理工具，代表了遥感图像处理系统未来的发展趋势。

利用遥感影像进行专题信息提取和专题图的制作,是遥感专业领域的一个重要内容。

它涉及遥感影像的几何纠正、镶嵌、监督或非监督分类等操作步骤。

利用ERDAS IM AGINE 9.1软件能够方便、
高效地实现上述功能。

二、影像数据的预处理
本文以某地区TIFF 格式遥感影像数据为例,介绍遥感专题信息提取和专题图的制作的方法,以及ERDAS IM AGINE9.1软件的操作要点。

实验数据包括2幅相邻各含6个波段的TM 影像,其中1、3、4、5、7波段的分辨率为30m,6波段的分辨率为120m 。

一幅SPOT 影像,分辨率为10m ，含投影信息和大地坐标文件，采用UTM 投影,投影带号为49。

影像数据的预处理工作首先要完成全部影像的格式转换。

ERDAS 软件对影像的处理是基于IM G 格式,需要使用IM -PORT 模块,将全部影像转换为IM G 格式。

为对TM 影像进行几何纠正,需首先建立标准的参考影像。

这里根据SPOT 影
像的坐标参数,添加必要的投影信息和大地坐标。

用ImageInfo 打开转换好的SPOT 影像。

在Change M ap M odel 中输入影像左上角点坐标、分辨率信息和投影方式，Change Projection 中修改投影带号。

为充分利用实验数据提供的影像信息,应将6个波段的影像全部进行叠加,生成两个假彩色影像。

各个波段对地物波谱反射不同,组合起来表现为特定的波谱特性，而单纯的灰度图像分类困难。

在Interpreter U-tilities 组件中选择LayerStack 功能,选中同区域6幅不同波段图像加入。

为改善影像的显示效果,便于后面更好地进行专题信息的分类提取,需将TM 影像进行空间增强。

具体包括直方图调整、灰度拉伸、平化、锐化以及边缘提取等方法。

三、影像的几何纠正
由于航摄影像存在几何变形,应将左右叠加影像分别以标准SPOT 影像为参考进行几何纠正,几何纠正分为多项式拟合法和共线方程法。

对于多项式拟合法,要根据测区的情况选择拟合的次数。

如地势平坦、地物种类单一的区域可采用1次多项式,至少需要6个控制点。

对地理情况较复杂的测区可采用二次多项式拟合,在每张影像上选择至少9个同名控制点来保证解析精度。

打开TM 左图,在Geometric Correction 中选择Polynomial 。

控制点的选取是图像纠正的一个重要步骤，因为控制点的均匀分布选取可以有效地加快纠正过程。

打开SPOT 影像,选取6个控制点和4个检查点。

对照已纠正影像,寻找同名点。

要求同名点精度误差尽量小,选刺结果不应超过1个像素的误差,若超限则重新调整控制点位。

二次多项式拟合控制点的选取,并不局限在6个点位。

对于很好的检查点,也可修改为控制点。

多项式拟合法是基于控制点的位置计算出系数纠正影像,几何纠正的能力不均匀,需要保证整体的精度要求。

控制点的选取要求均匀分布、易辨认,如选择道路交叉处等明显地物点。

对于两幅拍摄季节不同的影像,避免选取河流沿岸和岛屿,减少不必要的误差。

要注意保证典型地物的几何精度。

如在右片的长距离道路上选点,能很好的控制道路的位置。

对目标位置应多倍放大选取,尽量保（下转58页）
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证精确。

一般采用自顶向下的控制点选取方法，以逐步缩小控制点的控制范围。

选控制点时，控制点的多少则根据地图与图像叠加的效果来决定。

一般来说，在平坦地区需要较少的控制点，而在地形起伏较大的地区则需要较多的控制点。

四、影像的镶嵌处理
纠正后的影像都具有了大地坐标,可以开始进行镶嵌,拼接成完整影像。

软件提供两种影像纠正的方法,即M osaic Tool 和M osaic Pro 。

通过Edit 添加左右纠正后影像,进行反差调整和平滑过渡，最后生成镶嵌图像。

镶嵌效果可通过混合、卷帘等方式观察比较。

由于影像镶嵌是在几何纠正的基础上进行,要提高影像镶嵌的精度,必须使几何纠正结果尽可能的好。

要注意消除镶嵌影像拼接的痕迹,这与接壤边的选取,覆盖地区颜色处理,覆盖地区过渡处理有关。

为避免对背景进行分类，需要事先对镶嵌影像进行裁剪。

可以打开拼接后的影像,用AOI 工具矩形框选中区域,通过Subset Image 建立裁剪后影
像。

五、结束语
ERDAS 软件几何精纠正在遥感影像处理过程中处于重要地位，其校正精度直接影响其他遥感影像预处理的质量。

同时对影像进行校正，有利于后期影像的解译、分类及提取专题信息。

利用ERDAS IM AGINE 软件进行遥感影像的校正，操作快捷方便、校正精度高，具有周期短、省时、省力、数据精度高、统计结果准确的优势，在整个项目的各个环节中都便于检查、修改，克服了原先调查方法上存在的周期长、工作量大、费时、费力、结果不准确的缺点。

[参考文献]
[1]孙家柄：《遥感原理与应用》[M]，武汉大学出版社,2003。

[2]张永生等：《遥感图像信息系统》[M]，科学出版社，2000。

[3]胡著智，王慧麟，陈钦峦等：《遥感技术与地学应用》[M]，南京大学出版社，1999。

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4.对等高线的处理。

对于那些地理环境复杂、地貌高差大、坡度陡的图幅，还需要对图内的等高线进行特殊处理，才能保证印出的地图清晰、美观，防止印刷产生糊版现象，即两曲线之间至少保持0.2mm 的间隔。

如果相邻计曲线的间距小于2mm ，在山谷应保证谷底等高线完整，其他三条首曲线自然断开；而在山顶和山脊，应保持最高一条首曲线自然闭合，并且能够清晰地反映出山头、山脊、鞍部、合水谷地的地貌特征和基本形态。

三、图像方面
1.在地图中需要放置一些图片，以增强地图的表现效果（如旅游图）。

我们可以应用Illustrator 、Freehand 等软件的导入功能，将图片导入，进行组版。

在图片导入前或地图文件输出前一定要仔细检查，将所有RGB 色彩模式的图片转换为CM YK 色彩模式，否则输出后或只有黑版上有图，或在四个分色版上有等值的灰度图，严重影响印刷效果。

另外，对于图片大小的调整要回到Photoshop 等图像处理软件中进行图像尺寸、
分辨率的设定。

一张固定大小、固定分辨率的图片所包含的信息量是一定的，在Illustrator 、Freehand 等软件中将大图缩小时，图像本身的信息量并没有改变，仅仅是输出尺寸发生了变化，因此在输出时信息量很大，要耗费几倍的输出时间，有时甚至死机。

而将小图放大，
虽然能节省出片时间，但由于文件信息量没有变化，尺寸放大得越多，分辨率就越低，精度也随之下降，输出后图像的网点就越粗糙，线数就越低。

2.对于导入的图片，应尽量避免使用JPEG 格式进行存储。

因为JPEG 格式为有损压缩格式，图片使用该格式后，就会
出现屏幕上有图像而输出后缺图的情况。

正确的做法是：在Photoshop 等图像处理软件中将图像重新存储为TIFF 或EPS 格式，重新链接即可。

这里要说明的是，对DCS 格式的应用要格外小心，在应用DCS 格式之前，应对其进行充分的了解，DCS 格式应用不当，会产生三种不同的后果：①文件输出时，只有主文件，却没有分色文件，会出现黑白打印稿有图，但输出后没有图的现象；②主文件只包含了低分辨率的灰度图，会出现彩色打印时该打出的彩图变为黑白图的现象；③主文件包含了低分辨率的彩色图，则会出现彩色打印虽是彩图，但很粗糙的现象。

另外，对DCS 存储对话框设置不当，输出时也会出现缺图或图片分辨率下降的现象。

一幅好的数字地图凝结了各单位、各个环节作业员的辛勤努力。

目前专题地图、地图集的设计制作，已经进入了数字化阶段，给每一位制图工作者提出了严峻的考验。

这就要求我们在实际工作中，注意经验积累，树立质量意识，严格遵守科学依据，树立高度的责任感，将数字地图的质量提到更高的层次。

[参考文献]
[1]武芳：《地图设计与编绘》，解放军信息工程大学测绘学院，1995年。

[2]崔元日，吴新民，李向亭：《印刷图像学》，解放军出版社，1997年。

[3]总参谋部测绘局编：《数字地图制图与地理信息工程》，2000年。

测绘地名学58。