遥感数字图像几何校正2015年度

A’
B
C’
A
（4）投影面倾斜的影响
正射投影：总是 水平的，不存在 倾斜问题
中心投影：若投影 面倾斜，航片各部 分的比例尺不同
f
倾斜
H
a bc
水平
比例尺 f/H
A BC
（5）地球曲率的影响
R
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
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
第三章 遥感数字图像几何校正
一、数字遥感图像几何校正的含义与意义 二、数字校正和光学校正的区别 三、几何畸变的类型与影响因素 四、几何畸变校正的类型、原理与过程 五、几何校正方法
3.1 数字遥感图像几何校正的含义与意义
（1）数字图像几何校正的含义
遥感图像在几何位置上发生的变化，产生诸如行 列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形 状不规则变化等。
3.3.2几何畸变的影响因素
（1）传感器成像投影方式带来的变形
传感器有中心投影，全景投影，斜距投影以及平 行投影等几种成像方式。地形平坦地区的中心投影和 垂直投影没有几何畸变，但对全景投影和斜距投影则 产生图像变形。
常把中心投影和平行投影（正射投影）的图像视 为基准图像，而全景投影和斜距投影变形规律可以通 过与中心投影或正射投影的影像相比较而获得。因此， 航空像片的解译理论是各种遥感图像的解译基础。
（6）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 到上越来越小，折射率不断变化，折射后的辐射传播不再是 直线而是一条曲线，从而导致传感器接收的像点发射位移。
R1
斜向 的电
a a0
磁波
R2
经历
的是
R3
一条
弯曲
R4
的传 输路
线
a a0
（7）地球自转的影响
地球始终在自转，而且在不同的纬度，地球转动的线速度 不同。地球资源卫星完成一景图像的扫描，在此期间，地球已 经转过一定的角度，所以，图像记录的并非一个正方形的地面 区域，而是一个存在扭曲的四边形区域。
（2）几何校正的意义
➢只有进行校正后，才能对图像信息进行分析，制 作满足测量和定位要求的各类遥感专题图。 ➢在同一地域，应用不同传感器、不同光谱范围及 不同成像时间的各种图像数据进行计算机自动分类、 地物特征的变化监测或其它应用处理时，必须进行 图像间的空间配准，保证不同图像间的几何一致性； ➢利用遥感图像进行地形图测图或更新时，要求图 像具有较高的地理坐标精度。
斜距变形
（2）传感器外方位元素变化的影响
传感器成像时的位置和姿态角
航高
航速
俯仰
翻滚
航偏
（3）地形起伏的影响
地形起伏对中心投影造 成的像点位移是远离原 点向外变动，在雷达影 像上是向内变动的。
R
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
全景投影（线中心投影）变形
由于全景相机的像距保持不变， 而物距随扫描角的增大而增大， 因此出现两侧影像变形较大的 现象，使整个影像产生全景畸 变。
比例尺？
斜距投影变形
侧视雷达采用斜距投影，它与摄像机中心投影方式完全不同。
斜距投影的变形误差为：
dy
yp
y'p
f
(1
cos
tg
)
ห้องสมุดไป่ตู้
斜距变形
无变形
全景变形
利用控制点解算系数并进行校正
3.4.2几何畸变校正的基本原理与过程
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
3.2 数字校正和光学校正的区别
（1）光学纠正通常不能对卫星遥感图像，特别是动态 遥感图像进行校正。原因：通常的光学纠正仪器是针对框 幅式中心投影的航空摄影图像设计的，动态传感图像的特 点并未在设计中加以考虑。
（2）数字图像纠正是建立在严格的数学基础上的，并 可以逐点地对图像进行纠正，原则上对任何传感器的图像 都可以进行纠正。
数字纠正
光学纠正
纠正工具不同： 计算机系统
专用光学纠正机械仪器
图像数据形式不同： 灰度数字阵列
硬拷贝像片
原理不同： 坐标解析变换、灰度值重采样 恢复成像时的光束结构，感光
3.3 几何畸变的类型与影响因素
3.3.1几何畸变的类型
按照图 像畸变 的性质 划分
系统性畸变 随机性畸变
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。例如扫描镜的结构方式和扫描 速度等造成的畸变。 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。例如地形起伏造成的随地形而 异的几何偏差。
按规定的格式将遥感数字影像用专门的程序读入计 算机。 （3）确定工作范围并裁剪
一般裁剪范围要大于工作范围。 （4）选择地面控制点（直接影响图像最后的校正精度）
地球自转的影响
左图显示了
地球静止的图像 (oncba)与地球 自转的图像 (oncba)在地面 上投影的情况。 由图可见，由于 地球自转的影响， 产生了图像底边 中点的坐标位移 x和y，以及平 均航偏角。
3.4 几何校正的类型、原理与过程
3.4.1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，
遥感数字影像几何校正的一般过程
输 入确 原定 始工 数作 字范 影围 像
匹
配
选 择 地 面 控 制 点
选 择 地 图 投 影
地 面 控 制 点 与 像 元
位
置
输
选
出
择 校 正
像 元
纠 正
函 灰数
数 度字
和 重影
相 关 参
采 样
像
数
（1）准备工作 收集和分析影像数据、地图资料、大地测量成果、
航天器轨道参数和传感器姿态参数，所需控制点的选择 和量测等。 （2）原始数字影像输入