数字影像重采样.ppt

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1、1,第二章 数字影像获取与重采样,数字摄影测量学,Digital Photogrammetry,2,问题的提出,影像放大,3,问题的提出,几何纠正,4,问题的提出,影像镶嵌,5,问题的提出,不在采样点,6,数字影像插值与重采样插值与重采样的应用插值与重采样模型内插核数字图像滤波数字影像金字塔小结,第3讲 数字影像重采样,Resampling of Digital Images,7,一、数字影像插值与重采样,插值(interpolation),-Interpolation is the process of determining the values of a function at posi

2、tions lying between its samples.,-Model-based recovery of continuous data from discrete data within a known range of abscissa.,8,重采样(resampling),-Resampling is the process of transforming a sampled data from one coordinate system to another.The two coordinate system are related to each other by the

3、mapping function of the spatial transformation.Resampling is comprised of two stages:coordinate transformation and interpolation.,一、数字影像插值与重采样,9,Interpolation:estimate the unknown without coordinate system transform;Resampling:transforming original grids and then interpolating values at new grids.,一

4、、数字影像插值与重采样,3、两者的联系与区别,10,插值：在已知坐标系统内，估计未知点的函数值，不涉及坐标变换；重采样：先将已知坐标系统变换到另一坐标系统，然后估计函数在新坐标系统下的数值；,一、数字影像插值与重采样,3、两者的联系与区别,11,影像缩放（检索、快速浏览的缩小显示；高精度定位与量测时的放大显示）影像的处理（灰度调整、几何校正、旋转、镶嵌、配准等）影像的纠正（正射影像制作、核线影像纠正等）,插值与重采样的应用,12,插值与重采样模型,13,插值与重采样模型,根据采样定理，当x1/(2fl)，则原始影像可以由下式计算恢复,启发,14,15,内插核,最邻近内插法双线性内插法双三次卷积

5、法,根据选择的插值函数的不同，常用的影像重采样方法有,16,内插核,最邻近内插(Nearest Neighbor),内插核函数,矩形函数,17,内插核,空间波形与频谱,-4-3-2-1 0 1 2 3 4,1,0,0,1,-4-3-2-1 0 1 2 3 4,h(x),H(f),最邻近内插(Nearest Neighbor),18,直接取与P(x,y)点位置最近像元N的灰质值为该点的灰度作为采样值,计算过程,内插核,最邻近内插(Nearest Neighbor),19,内插核,最邻近内插(Nearest Neighbor),应用：在定量遥感中，尽量不要改变其灰度值时，需要采用最近邻插值法 而在

6、摄影测量中，注重几何位置，一般不采用此法,20,内插核,线性内插(Linear Interpolation),内插核函数,三角形函数,21,内插核,空间波形与频谱,22,I22,I,I11,I12,I21,a,b,x,y,y方向,内插核,二维内插计算过程,23,x,y,双线性内插(Bilinear Interpolation),X方向,内插核,24,该算法也可称为卷积核为三角形函数的内插法。,内插核,双线性内插(Bilinear Interpolation),x,25,11,12,21,22,p,Y,X,y1,y2,a,b,y,1-y,x,1-x,x2,x1,双线性插值法示意图,内插核,26,

7、双线性插值法,Hadarmard积,27,双线性插值法,加权平均值,28,直观解释,I,I11,I12,I21,I22,a,b,三、影像重采样方法,x,y,面积加权,29,内插核,计算量适中；需要附近4个像元参加计算；中误差较大，精度较低；,特点,30,内插核,三次卷积(Cubic Convolution),一般核函数,31,内插核,约束条件（样条函数spline),32,内插核,Constraints 1-2 gives:,33,内插核,Constraints 3 results in:,34,内插核,The constraints given above have resulted in

8、7 equations.However,there are 8 unknown coefficients.By allowing,to be a free parameter that may be controlled by the user,the family of solutions given blow may be obtained:,35,特殊核函数,内插核,36,内插核,Additional knowledge about the shape of the desired result may be imposed on h(x),makes h(x)resemble the

9、sinc function.,37,内插核,若取,双三次卷积法,三次样条函数,38,内插核,核函数空间波形与频谱,39,p,11,12,13,14,21,31,41,22,23,24,32,33,34,42,43,44,Y,x,y,x,双三次卷积法示意图,40,双三次卷积法,Hadarmard积,41,双三次卷积法,42,双三次卷积法,43,是理论上最优的Sinc函数的有效近似；计算量较大；需要附近16个像元参加计算；精度高，中误差为双线性的1/3；,内插核,特点,Bicubic resampling computes new pixels using a cubic splines.When

10、 upsampling,this method operates on the 4 by 4 cell of pixels surrounding each new pixel location.This is the recommended resampling method for most images as it represents a good trade-off between accuracy and speed.,44,45,内插核,三次B样条(Cubic B-Splines),46,内插核,47,内插核,实验结果比较,48,Image Resampling Methods,

11、49,什么是数字图像滤波(what),数字图像滤波,高频噪声,50,如果设计一种函数h(x)，使其频谱满足：,数字图像滤波,51,根据Fourier变换的性质，频率域的相乘（实现滤波）相当于空间域的卷积：,这是关于连续信号的表达式。对一维离散数字信号，则有：,数字滤波器及实现(Digital Filter and Computation),数字图像滤波,52,数字图像滤波,53,数字图像滤波,数字信号样本值,有限数字滤波器,滤波输出结果,54,数字图像滤波,对二维数字图像,二维数字滤波器,55,低通与高通数字滤波器(High and Low Pass Filters),低通数字滤波器(Low

12、Pass Filters),如果数字滤波器的转移函数(Fourier 变换)满足：,高通滤波器(High pass Filter),数字图像滤波,56,用不同分辨率、不同维数表示同一幅数字影像所形成的多层数据结构（Hierarchical Data Structure）。,数字影像金字塔,什么是数字影像金字塔(pyramid),57,近景摄影金字塔影像,58,59,ADS 40 金字塔影像,60,61,数字影像金字塔,如何形成数字影像金字塔(How),62,如何形成数字影像金字塔(How),数字影像金字塔,63,数字影像金字塔,数字影像金字塔的应用(Applications),影像匹配快速浏览高精度量测与定位（放大显示）,64,金字塔影像的生成 基于金字塔影像匹配,65,1.什么是数字影像重采样2.为什么要对数字影像重采样3.如何对数字影像重采样4.内插核5.数字图像滤波6.数字影像金字塔,小结,66,思考与作业题,什么叫影像重采样？常用影像重采样的方法有哪些？试比较这些方法的优缺点。什么是数字影像金字塔？如何形成数字影像金字塔？数字影像金字塔在数字摄影测量中有哪些应用?,67,课堂作业,已知 为采样间隔，用最近邻插值法和双线性插值法分别计算。,68,Thanks A Lot!Good Luck for your Studying!,