第二章-遥感数字图像校正

6、基本思路
校正前：每个像元对应的实际大小不一致； 校正后：一致。
7、具体步骤
1）变换前后坐标之间的关系
原图像:(x,y)
变换后图像:(u,v)
(x,y)=f(u,v)（间）
(u,v)=g(x,y)（直）
2)计算每一点的亮度值
8、计算方法
1）校正后数字图像边界范围确定
C：B边：输界对出确变图定换像方后行法得列到与数8步个的骤坐确：标定值求极值：
f(x,y)g(x,y)coi s
f (x, y) 校正后的图像 g(x, y) 校正前的图像
i 太阳天顶角
公式法（多景图像相对校正，太阳角校正）：
目的——图像相镶
f(x,y)g(x,y)cois1 cois2
利用控制点解算系数并进行校正
5、几何畸变校正的校正的基本原理
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
逐个像素的几 何位置变换
8、计算方法
2）几何校正关系建立——建立两图像像元点之间的关系
间接法：从输出图像阵列出发，按行列的顺序依次对每 直个接输坐法出标：图纠从像正原像方始素法图点像位阵求列出出其发在亮，原度按始值行图确列像定的坐方顺标法序中依的次位对每个 置原。始（像常间素用接点方法位法求）出其在输亮出度图重像抽坐样标（系重中采的样正）确位置。
即到最V地2小为U图A：值和 校坐把（正标原UV后系1始，图统图V像中1像）为范，的和输围得4最出四到个大条图8角个值边像点坐（界的a标,U的b2分值,，地c辩：V,图2d率按）坐，校，标由正并值变令图。换U像1函，精数V度1投，确影U定2，。
U 变1M 换：前m 输4出个图角u ia 点像,n u 的行b 坐,数u (标；c,值u N：输d)出(V 图x1 a,像 ya列)m 数(。xbv i,ayn ,bv)b,(v (c x,cv , ydc)) (xd , yd ) U 变2 M 换 后 m 4(个V角2 u 点aV a的,1u )x 坐/b ,标u V (值c, ：u1 d)(uV a,2 vV a ) m ((U ub2, vv a ba U ),1 v x )b (/,u v cc (U ,,vv c )d)1(ud ,vd )
四、遥感数字图像的辐射校正 radiometric correction
1、辐射误差产生的原因
2、传感器的辐射校正 3、大气影响的辐射校正 4、因太阳辐射引起的辐射误差校正 5、其它辐射误差校正
1、辐射误差产生的原因
辐射误差：传感器观测目标的反射或辐射能 量时，所得到的测量值与目标的光谱反射率 或光谱辐射亮度等物理量之间的差值。
（3）波段对比法
理论依据：大气散射的选择性
瑞利散射：粒径<波长 米氏散射：粒径=波长 无选择散射：粒径>波长
近红外波段图像作为无散射影响的标准图像！ ➢回归分析法 ➢直方图法
回归分析法（暗像素法）
Lb abLa Lb La a
La
常为波长较长的波段，即常 把近红外波段当做无散射影
响的标准波段
校
L'b为校正后值
正
波
段
要求：抽取区域为所有波段全黑
的区域。
而图像中并非总有全黑区域，
因此，此方法受到一定的限制。
La
TM或ETM7， SPOT—B4
直方图法
基本思想：如果存在一处亮度值为0的目标，则所有波段在 该处均为0。但由于受大气影响，部分波段不为0，不受大气影 响的波段为0。
注意：具体图像分别处理
4、因太阳辐射引起的辐射误差校正
三、数字遥感图像的几何畸变及校正
1、几何校正的意义
（1）遥感专题制图的要求； （2）图像分类、变化监测和其它应用时几何一 致性要求； （3）遥感图像进行地形图测图和更新的要求。
2、几何畸变的类型
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，并且其大小事先能 够预测。
随机性畸变 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。
➢ 图像畸变：实际得到的图像都在不同程度上与地 物的辐射能量或亮度分布有差异，即存在着畸变 和降质，即图像畸变
➢ 图像恢复：对一个退化的图像进行处理，使它恢 复到原始目标的状态
图像恢复的特点
➢图像的退化关系是对整幅图像描述的，因而求 解也是对整幅图像而言。 ➢为构造的模型解算一个最佳结果，数学上比较 严谨。 ➢通过对原始目标比较来评价复原的结果。总的 来说比较客观。
x ufx直(gu接x,(法vx), y)y v f亮yg(度uy(,值xv,匹)y配) （重配置）
8、计算方法
3）亮度值（灰度值）的确定方法
最近邻法
优点：方法简单，计算量小； 缺点：处理后的图像亮度不 具连续性，影响地物的精确度。
8、计算方法
3）亮度值（灰度值）的确定方法 双线性内插法
优点：精度提高； 缺点：对亮度起平滑作用，本身明显的分界线模糊。
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
（5）地球自转的影响
在与飞行方向垂直的方向上增加偏移分量
（6）大气折射的影响
p’ p
P
4、几何畸变校正的类型
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数 的模正制 变据 误型点 的处 差法对 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，
中心投影：若投影 面倾斜，航片各部 分的比例尺不同f倾斜源自Ha bc水平
比例尺 f/H
A BC
（3）地形起伏的影响
地形起伏对正 射投影无影响
a
b
c
C
A’
B
C’
A
对中心投影引起 投影差，航片各 部分比例尺不同
ac b
C
A’
B
C’
A
（4）地球曲率的影响
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
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航速：飞行速度不均匀，航速快时，扫描 带超前，航速慢时，扫描带滞后 俯仰：图像上下方向的变化，仰时前移 翻滚：导致星下点在扫描线方向偏移 偏航：导致图像的倾斜畸变
（2）投影面倾斜的影响
正射投影：总是 水平的，不存在 倾斜问题
3、大气影响的辐射校正
主要方法 （1）统计学方法
将野外实地光谱测试获得的无大气影响的辐射值，与卫星同步获 得值进行回归统计分析，确定校正量（波谱测试回归分析法）
（2）辐射传递方程计算法
测量大气参数，按理论公式计算大气干扰辐射量。
（3）波段对比法
在特殊条件下，利用某些不受大气影响或影响小的波段校正其 它波段。
适用范围：包含地面实
卫
况数据的图像。
星
测 量
缺点：不实用，使用困
值
难。
地面实测值
（2）辐射传递方程计算法——测量大气参数，按
理论公式计算大气干扰辐射量
EE0eT(0,H)
E——传感器获得的电磁波能量，E0——地面目标的辐 射能量，H为大气层的厚度。
eT(0,H) 为大气衰减系数
条件：同时测量水蒸气和气溶胶的密度。 缺点：近似解，不实用，使用困难。
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3、几何畸变的影响因素
（1）遥感平台引起的几何畸变
航高：航高越向高处偏离，图像对应的地 面越宽
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8、计算方法
3）亮度值（灰度值）的确定方法 三次卷积内插法
优点：图像质量细节清楚； 缺点：计算量大
9、图像的坐标匹配
匹配是产生一个空间校准的图像集合或校准 某一景物图像的过程。这里涉及到两种类型的图 像匹配方式：
相对匹配：对不同来源的图像进行相互匹配
绝对匹配：针对某一标准空间（如地理制图 空间），将所有不同来源的图像与之匹配。
第二章 遥感数字图像校正
Remote Sensing Digital Image Rectification 一、基本概念与特点 二、图像畸变的类型与原因 三、数字遥感图像的几何畸变及校正 四、遥感数字图像的辐射校正