遥感图像几何校正法则
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遥感图像几何校正法则
6.3.1 坐标关系
数字图像几何纠正：通过计算机对离散结构的数 字图像中的每一个像元逐个进行纠正处理的方法。
这种方法能够精确地改正动态扫描图像的误差。 基本原理：利用图像坐标和地面坐标（另一图像 坐标、地图坐标等）之间的数学关系，即输入图像和 输出图像间的坐标转换关系实现。
遥感图像几何校正法则
是由于处理设备产生的噪声引起的。 • 传输、复制、 • 光学 • 数字
遥感图像几何校正法则
6.3 遥感图像的几何纠正方法
• 遥感图像的几何粗处理和精处理。 • 遥感图像的几何纠正按照处理方式分为光学纠正
和数字纠正。 • 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纠正。
遥感图像几何校正法则
地球自传引起的误差
遥感图像几何校正法则
地球曲率和地形起伏引起的误差
遥感图像几何校正法则
遥感器轨道位置和姿态引起的误差
遥感图像几何中校正心法则投影
遥感器轨道位置和姿态引起的误差
多中心 投影 例如 MSS TM 等
遥感图像几何校正法则
6.2.3 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
• 如果位置不为整数，则有几种方法： • 1) 最近邻法 • 2) 双线性内插法 • 3）三次卷积法
X1 = min (Xa’, Xb’, Xc’, Xd’) X2 = max (Xa’, Xb’, Xc’, Xd’) Y1 = min (Ya’, Yb’, Yc’, YXd’) Y2 = max (Ya’, Yb’,Yc’, Yd’)
遥感图像几何校正法则
6.3.3 确定新图像的分辨率
• 目的是确定新图像宽度和高度； • 根据精度要求，在新图像的范围内，划分网格，
遥感图像几何校正法则
6.2遥感图像几何畸变
• 6.2.1遥感器本身引起的畸变 • 6.2.2外部因素引起的畸变 • 6.2.3处理过程中引起的畸变
遥感图像几何校正法则
6.2.1遥感器本身引起的畸变
• 遥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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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 。
a 1 c o cs o ss isn is n in
a 2 c o s s i n s isn ic n os
a3si ncos b1cosin
b2coscos
b3sin
c 1 s ic n o c s o s s is n in c 2 s isn i n c o s s ic n os c3coscos
遥感图像几何校正法则
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：
遥感图像几何校正法则
6.2.2外部因素引起的畸变
• 影响图像变形的外部因素包括： • 1） 地球的曲率 • 2） 大气密度差引起的折光 • 3） 地形起伏 • 4） 地球自传 • 5） 遥感器轨道位置和姿态等
6.3.1 坐标关系（续1）
其中，（xp ,yp）（XP,YP）分别是任意一个像元在原 始图像和纠正后图像中的坐标。
xpfx(XP,YP)
间接
ypfy(XP,YP)
XpFX(xp,yp)
直接
YpFY(xp,yp)
遥感图像几何校正法则
6.3.1 坐标关系（续2）
直接纠正方法:从原始图像，依次对每个像元根据变换函数 F（），求
得它在新图像中的位置。并将灰度值付给新图像的对应位置上。
间接纠正法:6-3和 6-4是反解变换公式。从新图像中依次每个像元，根
据变换函数 f () 找到它在原始图像中的位置，并将图像的灰度值赋予新图 像的像元。
遥感图像几何校正法则
6.3.2 确定新的图像的边界
• 纠正后图像和原始图像的形状、大小、方向都不一样。所 以在纠正过程的实施之前，必须首先确定新图像的大小范 围。
6 遥感图像的几何畸变 和几何纠正方法
遥感图像几何校正法则
本节内容
• 6.1 遥感图像坐标系统 • 6.2 遥感图像几何畸变 • 6.3 遥感图像几何纠正方法 • 6.4 软件实习
遥感图像几何校正法则
遥感图像几何校正法则
6.1 遥感图像坐标系统
1)遥感器坐标系统 S-UVW U轴:遥感器飞行方向 V轴:垂直于U轴 W轴:垂直于UV平面 2) 地面坐标系统 O-XYZ Z轴:原点处天顶方向 XY平面垂至于Z轴 3)图像坐标系统 o-xyf x y f 分别平行于UVW轴
• 根据公式6－1，6－2求出原始图像四个角点（a, b, c, d） 在纠正后图像中的对应点（a’, b’, c’, d’）的坐标（Xa’,Ya’） (Xb’,Yb’) (Xc’,Yc’) (Xd’,Yd’)，
• 然后求出最大值和最小值。
遥感图像几何校正法则
6.3.2 确定新的图像的边界（续1）
6.1 遥感图像坐标系统(续1)
地面点 P 在地面坐标中的坐标
X X
U
Y
Y
A V
Z P Z o
W
P 点在遥感器坐标系中的坐标,不同 的遥感器不同
遥感器坐标系的原点 o 在地面坐标中的坐标
遥感图像几何校正法则
a1 a2 a3 A b1 b2 b3
c1 c2 c3
6.1 遥感图像坐标系统(续2)
每个网格点就是一个像元。
• 新图像的行数 M＝(Y2-Y1)/△Y+1; • 新图像的列数 N＝(X2-X1)/△X+1;
• 新图像的任意一个像元的坐标由它的行列号唯一 确定。
遥感图像几何校正法则
6.3.4 灰度的重采样
• 纠正后的新图像的每一个像元，根据变换函数， 可以得到它在原始图像上的位置。如果求得的 位置为整数，则该位置处的像元灰度就是新图 像的灰度值。
6.3.1 坐标关系
数字图像几何纠正：通过计算机对离散结构的数 字图像中的每一个像元逐个进行纠正处理的方法。
这种方法能够精确地改正动态扫描图像的误差。 基本原理：利用图像坐标和地面坐标（另一图像 坐标、地图坐标等）之间的数学关系，即输入图像和 输出图像间的坐标转换关系实现。
遥感图像几何校正法则
是由于处理设备产生的噪声引起的。 • 传输、复制、 • 光学 • 数字
遥感图像几何校正法则
6.3 遥感图像的几何纠正方法
• 遥感图像的几何粗处理和精处理。 • 遥感图像的几何纠正按照处理方式分为光学纠正
和数字纠正。 • 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纠正。
遥感图像几何校正法则
地球自传引起的误差
遥感图像几何校正法则
地球曲率和地形起伏引起的误差
遥感图像几何校正法则
遥感器轨道位置和姿态引起的误差
遥感图像几何中校正心法则投影
遥感器轨道位置和姿态引起的误差
多中心 投影 例如 MSS TM 等
遥感图像几何校正法则
6.2.3 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
• 如果位置不为整数，则有几种方法： • 1) 最近邻法 • 2) 双线性内插法 • 3）三次卷积法
X1 = min (Xa’, Xb’, Xc’, Xd’) X2 = max (Xa’, Xb’, Xc’, Xd’) Y1 = min (Ya’, Yb’, Yc’, YXd’) Y2 = max (Ya’, Yb’,Yc’, Yd’)
遥感图像几何校正法则
6.3.3 确定新图像的分辨率
• 目的是确定新图像宽度和高度； • 根据精度要求，在新图像的范围内，划分网格，
遥感图像几何校正法则
6.2遥感图像几何畸变
• 6.2.1遥感器本身引起的畸变 • 6.2.2外部因素引起的畸变 • 6.2.3处理过程中引起的畸变
遥感图像几何校正法则
6.2.1遥感器本身引起的畸变
• 遥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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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 。
a 1 c o cs o ss isn is n in
a 2 c o s s i n s isn ic n os
a3si ncos b1cosin
b2coscos
b3sin
c 1 s ic n o c s o s s is n in c 2 s isn i n c o s s ic n os c3coscos
遥感图像几何校正法则
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：
遥感图像几何校正法则
6.2.2外部因素引起的畸变
• 影响图像变形的外部因素包括： • 1） 地球的曲率 • 2） 大气密度差引起的折光 • 3） 地形起伏 • 4） 地球自传 • 5） 遥感器轨道位置和姿态等
6.3.1 坐标关系（续1）
其中，（xp ,yp）（XP,YP）分别是任意一个像元在原 始图像和纠正后图像中的坐标。
xpfx(XP,YP)
间接
ypfy(XP,YP)
XpFX(xp,yp)
直接
YpFY(xp,yp)
遥感图像几何校正法则
6.3.1 坐标关系（续2）
直接纠正方法:从原始图像，依次对每个像元根据变换函数 F（），求
得它在新图像中的位置。并将灰度值付给新图像的对应位置上。
间接纠正法:6-3和 6-4是反解变换公式。从新图像中依次每个像元，根
据变换函数 f () 找到它在原始图像中的位置，并将图像的灰度值赋予新图 像的像元。
遥感图像几何校正法则
6.3.2 确定新的图像的边界
• 纠正后图像和原始图像的形状、大小、方向都不一样。所 以在纠正过程的实施之前，必须首先确定新图像的大小范 围。
6 遥感图像的几何畸变 和几何纠正方法
遥感图像几何校正法则
本节内容
• 6.1 遥感图像坐标系统 • 6.2 遥感图像几何畸变 • 6.3 遥感图像几何纠正方法 • 6.4 软件实习
遥感图像几何校正法则
遥感图像几何校正法则
6.1 遥感图像坐标系统
1)遥感器坐标系统 S-UVW U轴:遥感器飞行方向 V轴:垂直于U轴 W轴:垂直于UV平面 2) 地面坐标系统 O-XYZ Z轴:原点处天顶方向 XY平面垂至于Z轴 3)图像坐标系统 o-xyf x y f 分别平行于UVW轴
• 根据公式6－1，6－2求出原始图像四个角点（a, b, c, d） 在纠正后图像中的对应点（a’, b’, c’, d’）的坐标（Xa’,Ya’） (Xb’,Yb’) (Xc’,Yc’) (Xd’,Yd’)，
• 然后求出最大值和最小值。
遥感图像几何校正法则
6.3.2 确定新的图像的边界（续1）
6.1 遥感图像坐标系统(续1)
地面点 P 在地面坐标中的坐标
X X
U
Y
Y
A V
Z P Z o
W
P 点在遥感器坐标系中的坐标,不同 的遥感器不同
遥感器坐标系的原点 o 在地面坐标中的坐标
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a1 a2 a3 A b1 b2 b3
c1 c2 c3
6.1 遥感图像坐标系统(续2)
每个网格点就是一个像元。
• 新图像的行数 M＝(Y2-Y1)/△Y+1; • 新图像的列数 N＝(X2-X1)/△X+1;
• 新图像的任意一个像元的坐标由它的行列号唯一 确定。
遥感图像几何校正法则
6.3.4 灰度的重采样
• 纠正后的新图像的每一个像元，根据变换函数， 可以得到它在原始图像上的位置。如果求得的 位置为整数，则该位置处的像元灰度就是新图 像的灰度值。