图像几何校正与辐射校正 课件

19
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
20
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。
14
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
15
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
16
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。
全景畸变：
10
全景畸变 的图形变化情况
11
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 地球表面曲率的影响 大气折射的影响 地球自转的影响
12
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。
13
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.
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
8
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；
?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。7来自8.2 遥感图像的几何变形
遥感数字图像校正与增强
1
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
2
8.3 几何校正
?遥感图象几何畸变 ?遥感图象几何纠正方法
3
? 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。
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;
9) 扫描镜的扫描速度变化 。
9
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。
17
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
18
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。
?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。
5
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。
6
遥感图像 几何畸变
系统畸变 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。
? 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。
21
校正思路( 技术流程):
? 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。
4
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。