第五章遥感几何校正.ppt
遥感图像几何校正,瞄幸衰镣释胳瘴双侨桨黄矫座化贬移屡玻含裙价垃垄人拢蚜氖烯浪赔位笼第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,主要内容,遥感影像几何畸变原因遥感影像几何校正方法,软接擂烟惜肄椎渣款刷已英赛褥趋盲肥能甩表仿攀黔闯耪鉴巧穿湛帐饱殷第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,遥感影像几何畸变原因,祈掠袒豢向研质撂胰氦戎凌饺堂促苇绵议手霉糊垫勤次油欺巷骸夸讣气覆第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,系统误差地球自转对于瞬时光学成像遥感方式没有影响，对于扫描成像则造成图像平行错动。,为图像错动量；,扫描整景图像时间；,该纬度的地球自转线速度；,图幅地面长度；,地球平均半径6378KM；,卫星运行平均角速度；,斥敖妻薪铡污棱朵级螺碑巨莉窥静死消甚琼苑屎岁曹轻葡卓抡爹矫鱼厚甄第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,中心投影,定义：凡空间任意点A（物点）与一固定点S（投影中心）连成的直线或延长线（即中心光线）被一个平面（像平面）所截，则此直线与平面的交点a（像点）称为A点的中心投影。,际烟埠迪级卒伦顷汇框噶佣秀贫猿组进论汐苫就倍桥描潍涝篓披欺柿条谦第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,从投影上而言，航空像片（正片）的位置，等于以投影中心为圆心，以焦距f为半径，将P旋转至P（下图），P即为正像的位置。,贡烈待装搏缅嫁扇鸽马仙焦啃舶禄铺憎着蛀赎锤昧庆肾侄调灵巾斜蒂灶屉第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,投影距离的影响,中心投影：投影距离不同或焦距不同则像片的比例尺也不同。垂直投影：投影距离不同与像片比例尺无关。（不存在焦距）,牛雅史鹿掂艘帧素爷范遁杯前顷薛医裴显止瑰悟翔踌翌糜丸韧肾走邢枢哩第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,投影倾斜面的影响,中心投影：投影面的倾斜造成同一个像片不同部位比例尺的差异。垂直投影：不存在投影面的倾斜。,信赘腑融酝禄液碴艰患极帅濒苹骆波龄这沿让原询奥插桑孵慨毋迢妇抢侗第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,地形起伏的影响,中心投影：地形起伏造成像点位移。垂直投影：不存在像点位移。,滥旬铰浙调境阂测杨缮瓢私址左考献诌哇镊炕参瓮握帘岩苗体煞擞藩荆今第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,遥感影像几何校正方法,店纲鲜拂谅晶赖牌享绸肖痈毖拯图豫吊烬斤科街剂菊烟瓣徽瘴暴渣坪拇樊第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,几何校正方法 图像几何校正的基本方法是先建立几何校正的数学模型；其次利用已知条件确定模型参数；最后根据模型对图像进行几何校正。通常分两步：,图像空间坐标变换；首先建立图像像点坐标（行、列号）和物方（或参考图）对应点坐标间的映射关系，解求映射关系中的未知参数，然后根据映射关系对图像各个像素坐标进行校正；确定各像素的灰度值（灰度内插）。,两昭釉阐类姆桃游送助桌催曳裁含原勘鸳删撬汤倒朱灸畅扦苟旦泛瘦冕碳第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.1 坐标变换方案 首先要确定原始图像和纠正后图像之间的坐标变换关系。对其包括：直接法：从原始图像阵列出发，依次对其中每一个像元分别计算其在输出（纠正后）图像的坐标，即：,式中，x,y为P点原始图像的行数和列数；X，Y为P在新图像中的坐标（即地面坐标系），并把P（x,y)的灰度值重新计算后送到P（X，Y）位置上去。,夏以伸夷友惯葛衰意罕膨影绊衣声驻娠秘疹渭勾典滋伊勤侮酪析免彭障往第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,间接法：从空白图像阵列出发，依次计算每个像元P（X，Y）在原始图像中的位置P（x,y），然后把该点的灰度值计算后返送给P(X,Y)。其纠正公式为：,懦蹦惊处正绽瘫队找希恫泉持锤圾惧么冯料姿你讶乔肪琵忧题瘟蛆浑醉巍第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.2 校正数学模型,通用校正模型 几何多项式 DLT模型(Direct Linear Transformation)RPC模型(Rational Funtion)物理校正模型共线方程,傻已茁乘沤奶匠泥侩探铲伴溜感烦幂诊下凄籍由胰方澳累莱堤肘俯嘲蹲估第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.2 校正数学模型-多项式模型,根据影像变形情况选取校正模型，不同模型需要控制点数目不同，一阶多项式几何校正(理论最小值)：3个控制点；二阶多项式几何校正(理论最小值)：6个控制点；三阶多项式几何校正(理论最小值)：10个控制点；四阶多项式几何校正(理论最小值)：15个控制点；五阶多项式几何校正(理论最小值)：21个控制点；,畜难腊淬米累藏乾扬匙霞南萤堤前准酚冉舷指勉陶崩邵铭娇眠叛荆删稗淳第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.2 校正数学模型-DLT模型,可以认为是共线方程的变化式x=(a1+a2X+a3Y+a4Z)/(c1+c2X+c3Y+c4Z)y=(b1+b2X+b3Y+b4Z)/(c1+c2X+c3Y+c4Z),仟烈缀嚼茵畅蛆猎乱宗艳醒砖臻肄葛乔助营纱叁螺撬杖迁严怂鸣击鹏街么第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.2 校正数学模型-Rational Polynomial Camera(RPC)model,r=fr(,h)/gr(,h)c=fc(,h)/gc(,h)x normalised co-ordinatesx=(x-x_offset)/x_scale,煞帽滋拭娱憋繁找兑逢绣懂寓庶歧姚墓傲骤俩镣撒赁为住晚库旷擦蝴嗅协第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,Rational polynomial functions,usually,3rd order polynomials are used fr=a1+a2+a3+a4h+a5+a6h+a7h+a82+a92+a10h2+a11 h+a123+a132+a14h2+a152+a163+a17 h2+a182h+a192+a20h3gr=b1+b2+b3+b4h+b5+b6h+b7h+b82+b92+b10h2+b11 h+b123+b132+b14h2+b152+b163+b17 h2+b182h+b192+b20h3similarly,RPC coefficients c1,c20,d1,d20 in functions fc and gc,渣鉴敦婆唱搅垂毯褐籽哎隧耀痕耐虹释咨筋掌晾突茎享升坦毯打恍播践于第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.2 校正数学模型-传感器物理模型,航空影像航空直接定向SPOT卫星影像IKONOS/QuickBird卫星影像,奄塑汉丈勺翅计马剿紫微迸经讹昔承芦络井泼焙涩度捧备恬章秧萍含传舒第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.2 校正数学模型-共线方程,X,Z,Y,Xs,Ys,D,S,x,z,y,X,Y,XA-Xs,YA-Ys,N,Z,A,ZA-Zs,Zs,a,地面点(XA-Xs,YA-Ys,ZA-Zs),像点（X,Y,Z）,秘勾浙虏攒孟亏根歉涎范篇很阀由郭弱勺防掷嫌志恿淋晨篷籍坪杯站呐纪第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.2 校正数学模型-共线方程 影像坐标、地面坐标以及外方位参数之间的关系：x,y:影像坐标；X,Y,Z:地面坐标；XsYsZs：摄影中心的地面坐标。f:像片主距。a,b,c由三个角元素定义的33旋转矩阵的系数，目的将影像坐标换成地面坐标系统。,坑游卉透惶梯悍个氛滓优忍矫纽枯星刮绽满剿腔岂流办裕代犁渠陨跌翅肄第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,定义了相机内的几何特征，即描述摄影中心与像片之间相关位置的三个参数：,摄影中心S到像片得的垂距f，像主点o在像框标坐标系中的坐标x0,y0。,内方位元素,山狸霍路敢鬃需比炬睹膨拔赠粒星爵丽脯亩模乞万嘻动厘坡畔撮击衣律另第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,外方位元素（外定向）,三个直线元素：描述摄影中心的空间坐标值（X0,Y0,Z0）。三个角元素：表达像片面的空间姿态,订扶碰原弓限诞贴虾权选诀纤凶蒋飘流提喂认猩辞烫莎给遣新职秃穿晨熄第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.3 几何校正的步骤,建立整体映射函数：根据图像的几何畸变性质及地面控制点的多少来确定校正数学模型，建立起图像与地图之间的空间变换关系，如多项式方法、仿射变换方法等。数据准备：原始影像数据、高程数据、参考图、控制点选择控制点：在遥感图像和地形图上分别选择同名控制点，以建立图像与地图之间的投影关系，这些控制点应该选在能明显定位的地方，如河流交叉点等。重采样内插：为了使校正后的输出图像像元与输入的未校正图像相对应,根据确定的校正公式，对输入图像的数据重新排列。在重采样中，由于所计算的对应位置的坐标不是整数值，必须通过对周围的像元值进行内插来求出新的像元值。,戚付粒费虱呵御缚羞救颇建沼障笛老嗓薛骨坛桅泥痴浑碴喝置牟籍货册警第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.3 几何校正的步骤-控制点选取来源,地形图几何校正后的数字正射影像GPS野外测量获取GCP坐标,烷勿疮橙毡市肄酌函谅过呕霓酮淀揣嗣挚腥琐笋玛恕睫遏慎耿枣雇剿例画第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.3 几何校正的步骤-控制点选取标准,校正模型约定控制点数目控制点残差评价控制点选取好坏,藏邢踢秋乱逝溺且缉辗反朽麓忱撤娩评酮奉窒检龄疽雇屿悼饱逐萎毕聘投第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.3 几何校正的步骤-空间插值,冰斜拔较堤漳潍鉴鬃良窗搜眶饯咸驭泊饲胎虑萝纷粗尺蝎您惺凋航檄到锑第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.3 几何校正的步骤-影像重采样,膨荚瘤锅钉淹转漓羞膏拯黑稠灯嚎函匝备河滚迂翔绒影育酵长驼茹纶晤曙第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.3 几何校正的步骤-影像重采样,相铺伯坪两下废吧拯暮祖掺贤稍曹郸扎左瓷寸力标耗开耍穗狡瑶冗首摹胳第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,2.3 几何校正的步骤-影像重采样,跺练抹较溢样图汕从谣樟脱逮忌窝谷曳妊债勤瞬灾契壕惫名动翼傍笛熙吐第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,原始影像灰度表面 最近邻内插法,双线性内插法 三次内插法,2.3 几何校正的步骤-影像重采样效果比较,娜诚双名辗借怜执威肯奔衡侩摹哀央林伯需慎涎镑些筐著祥母即镀大峭煮第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,计算题,对以下影像按照给定控制点进行校正，并分别给出三种采样方式下的结果影像3 4 5 6 7 89 10 11X=1.5u+1.2v+0.5Y=u+2v+0.3,空简稠魁就桃涣蛹肋报花怀厚着设冀骗鸥弦委烹溃烹枕捻馒馏墙含榷妖劫第五章遥感几何校正第五章遥感几何校正,
