图像几何校正与辐射校正

校正思路(技术流程):
准备 工作
输入原 始图象
建立纠 正函数
确定输出图象 的范围
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航速：卫星的椭圆轨道本身就导致了卫星飞行 速度的不均匀，其他因素也可导致遥感平台航 速的变化。航速快时，扫描带超前，航速慢时， 扫描带滞后，由此可导致图像在卫星前进方向 上(图像上下方向)的位置错动。
俯仰：遥感平台的俯仰变化能引起图像上下 方向的变化，即星下点俯时后移，仰时前移， 发生行间位置错动.
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地球自转引起偏离
3、处理过程中引起的畸变
遥感图像再处理过程中产生的误差，主
要是由于处理设备产生的噪声引起的。


传输、复制 光学 数字
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三 遥感图像的几何校正方法 1、基本概念
遥感图像的几何校正按照处理方式分为光学纠正和数
字纠正。
遥感图像的几何纠正就是将含有畸变的图像纳入到某
种地图投影。对地面覆盖范围不大的单幅图像，一般 以正射投影方式使其改正到地球切平面上。
光学纠正主要用于早期的遥感图像的处理中，现在的
应用已经不多。除了对框幅式的航空照片（中心投影） 可以进行比较严密的纠正以外，对于大多数动态获得 的遥感影像只能进行近似的纠正。
主要介绍数字图像的几何精纠正。
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地球表面曲率的影响
大气折射的影响 地球自转的影响
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2、外部因素引起的畸变
1）遥感平台位置和运动状态变化的影响
航高：当平台运动过程中受到力学因
素影响标，或者说卫星运行的轨道本
身就是椭圆的。航高始终发生变化，
而传感器的扫描视场角不变，从而导 致图像扫描行对应的地面长度发生变 化。航高越向高处偏离，图像对应的 地面越宽。
本章主要内容
1. 数字图像基础 2. 图像辐射校正 3. 几何校正原理与方法 4. 图像增强处理
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8.3 几何校正
•遥感图象几何畸变 •遥感图象几何纠正方法
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• 为什么要进行几何纠正 ۞几何误差的存在 ۞遥感调查分析结果：一般是要求能满足量测和定位 要求的各类专题地图。 ۞利用多源数据进行计算机自动分类、地物特征的变化 监测等应用处理时，必须保证不同图像间的几何一致 性。
随机畸变
几何粗纠正
几何精纠正
•几何校正就是要校正成像过程所造成的各种几何畸变。
几何校正分为两种：几何粗校正和几何精校正。
•几何粗校正是针对引起畸变原因而进行的校正，这种畸变按照比较简单 和相对固定的几何关系分布在图像中的，校正时只需将传感器原校准数 据、遥感平台的位置以及卫星运行姿态等一系列测量数据代入理论校正 公式即可。几何粗校正主要校正系统畸变。 •几何精校正是利用控制点进行的几何校正，它是用一种数学模型来近似 描述遥感图像的几何畸变过程，并利用畸变的遥感图像与标准地图之间的 一些对应点（即控制点（GCP））求得这个几何畸变模型，然后利用此模 型进行几何畸变校正，这种校正不考虑畸变的具体形成原因，而只考虑如 何利用畸变模型来校正遥感图像。
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翻滚：遥感平台姿态翻滚是指以前进方向
为轴旋转了一个角度。可导致星下点在扫 描线方向偏移，使整个图像的行向翻滚角 引起偏离的方向错动。
偏航：指遥感平台在前进过程中，相 对于原前进航向偏转了一个小角度， 从而引起扫描行方向的变化，导致图 像的倾斜畸变
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2、外部因素引起的畸变
2）地形起伏的影响
当地形存在起伏时，会产
生局部像点的位移,使原本 应是地面点的信号被同一 位置上某高点的信号代替。 由于高差的原因，实际像 点P距像幅中心的距离相 对于理想像点P0 。距像幅 中心的距离移动了∆r
高差引起的像点位移
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2、外部因素引起的畸变
3）地球表面曲率的影响

地球是球体，严格 说是椭球体，因此 地球表面是曲面。 这一曲面的影响主 要表现在两个方面， 一是像点位置的移 动，二是像元对应 于地面宽度的不等。
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8.2 遥感图像的几何变形
二、几何变形的类型
根据畸变产生的原因：
遥感器本身引起的畸变
几何畸变
外部因素引起的畸变 处理过程中引起的畸变
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二、几何变形的类型
1、传感器本身引起的畸变
传感器本身引起的几何畸变与遥感器的结构、特性和
工作方式不同而异。这些因素主要包括： 1） 透镜的辐射方向畸变像差； 2） 透镜的切线方向畸变像差； 3） 透镜的焦距误差； 4） 透镜的光轴与投影面不正交； 5） 图像的投影面非平面； 6） 探测元件排列不整齐； 7） 采样速率的变化； 8） 采样时刻的偏差;
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2、外部因素引起的畸变
4）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
布从下向上越来越小，折 射率不断变化．因此折射 后的辐射传播不再是直线 而是—条曲线．从而导致
传感器接收的像点发生位
移∆r.
大气折射影响
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2、外部因素引起的畸变
5）地球自转的影响

卫星前进过程中，传感器对地面扫描获得图像时，地球自转 影响较大，会产生影像偏离。因为卫星自北向南运动，这时地 球自西向东自转。相对运动的结果，使卫星的星下位置逐渐产 生偏离。偏离方向如下图所示，所以卫星图像经过校正后成为 图c的形态。
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8.1 遥感图像的几何变形
一、基本概念
定义：遥感图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、方
位等特征与在参照系统中的表达要求不一致时，即说明 遥感图像发生了几何畸变。
遥感图像的总体变形（相对于地面真实形态而言）是平
移、缩放、旋转、偏扭、弯曲及其他变形综合作用的结 果。 按照畸变的性质划分 几何畸变可分为系统性畸变和随机性畸变。
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遥感图像 几何畸变
系统畸变 随机畸变
•系统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。
•随机性畸变是指大小不能事先预测、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。
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遥感图像 几何畸变
系统畸变
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扫描镜的扫描速度变化 。
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MSS 举例:
例如扫描形式成像的 MSS ，产生的 几何畸变主要是由于扫描镜的非线 性振动和其它一些偶然因素引起的。 在地面上影响可达395米。
全景畸变：
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全景畸变的图形变化情况
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二、几何变形的类型
2、外部因素引起的畸变
遥感平台位置和运动状态变化的影响
地形起伏的影响