遙感數(shù)字圖像處理-07遙感圖像的幾何處理課件.ppt

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1、第7講課題：遙感圖像的幾何處理目的要求：1.了解圖像幾何誤差的主要來源；2.掌握幾何精糾正的基本原理并掌握其操作步驟重點(diǎn)：幾何精糾正的過程難點(diǎn)：地面控制點(diǎn)的選擇、重采樣過程教學(xué)課時(shí)：2課時(shí)教學(xué)方法：授課為主、鼓勵(lì)課堂交流本次課涉及的學(xué)術(shù)前沿：外部誤差對圖像變形的影響1遙感傳感器的構(gòu)像方程是對任何類型傳感器成像進(jìn)行幾何糾正和對某些參量進(jìn)行誤差分析的基礎(chǔ)圖像的地物點(diǎn)對應(yīng)地面點(diǎn)(x,y)(X,Y,Z)構(gòu)像方程共線方程一遙感圖像通用構(gòu)像方程主要的坐標(biāo)系SUVWXyOPfXYOZ地面坐標(biāo)系O－XYZ像平面坐標(biāo)系o－xy傳感器坐標(biāo)系S－UVWp像空間平面坐標(biāo)系s－xyzxyz1中心投影構(gòu)像方程XXxY

2、=Y+λAtyZpZs-f傳感器投影中心和地物點(diǎn)之間關(guān)系的共線方程共線方程的幾何意義：地物點(diǎn)P、對應(yīng)像點(diǎn)p和投影中心S位于同一條直線上則共線方程可以簡寫為:2遙感圖像的幾何變形遙感圖像的幾何變形:是指圖像上像元在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與其在地圖坐標(biāo)系等參考坐標(biāo)系統(tǒng)中的對應(yīng)坐標(biāo)之間的差異。變形誤差可分為靜態(tài)誤差和動(dòng)態(tài)誤差靜態(tài)誤差又可分為內(nèi)部誤差和外部誤差兩類本節(jié)主要討論外部誤差對圖像變形的影響。此外把某些傳感器特殊的成象方式所引起的圖像變形，如全景變形、斜距變形等也加以討論1傳感器成像方式引起的圖像變形(1)全景投影變形全景投影的影像面不是一個(gè)平面，而是一個(gè)圓柱面地物點(diǎn)P在全景面上的像點(diǎn)為p，則

3、p在掃描線方向上的坐標(biāo)y'py'p=fθ/ρ其中：f是焦距θ是以度為單位的成像角ρ=57.2957°/rad設(shè)L是一個(gè)等效的中心投影成像面，P點(diǎn)在oy上的像點(diǎn)p，其坐標(biāo)yp=f·tgθ從而可以得到全景變形公式：dy=y'p-yp=f*(θ/ρ－tgθ)xy（2）斜距投影變形斜距投影圖形上的影像坐標(biāo)yp為yp=λRP=λH/cosθ=f/cosθ=fsecθ而地面上P點(diǎn)在等效中心投影圖像oy'上的像點(diǎn)p'的坐標(biāo)y'py'p=f·tgθ斜距投影的變形誤差:dy=yp－y'p=f·（secθ－tgθ）S側(cè)視雷達(dá)圖像的構(gòu)像方程側(cè)視雷達(dá)具有斜距投影的性質(zhì)斜距變形的圖形變形情況如圖xy2傳感器外方位元

4、素變化的影響外方位元素，是指傳感器成像時(shí)的位置（Xs,Ys,Zs）和姿態(tài)角（φ，ω，κ）豎直攝影條件下φ=ω=κ≈01-κ-φAt≈κ1-ωφω1可以得到外方位元素變化所產(chǎn)生的像點(diǎn)位移為：dx=-(f/H)dXS-(x/H)dZS-[f(1+x2/f2)]dφ-(xy/f)dω+ydκdy=-(f/H)dYS-(y/H)dZS-(xy/f)dφ-[f(1+x2/f2)]dω-xdκdＸＳ、dＹＳ、dＺＳ和dκ對整幅圖像的綜合影響是使其產(chǎn)生平移、縮放和旋轉(zhuǎn)等線性變化只有dφ、dω才使圖像產(chǎn)生非線性變形各單個(gè)外方位元素引起的圖像變形3地形起伏引起的像點(diǎn)位移投影誤差由地面起伏引起的像點(diǎn)位移，當(dāng)?shù)?/p>

5、形有起伏時(shí)，對于高于或低于某一基準(zhǔn)面的地面點(diǎn)，其在像片上的像點(diǎn)與其在基準(zhǔn)面上垂直投影點(diǎn)在像片上的構(gòu)像點(diǎn)之間有直線位移。(1)中心投影情形時(shí)在垂直攝影的條件下，φ=ω=κ≈0，地形起伏引起的像點(diǎn)位移為：δxh=xh/Hδyh=yh/H其中x、y為地面點(diǎn)對應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)，δx、δy為由地形起伏引起的在x、y方向上的像點(diǎn)位移h為地面點(diǎn)相對于基準(zhǔn)面的高度H為攝影中心S距離基準(zhǔn)面的高度4地球曲率引起的圖像變形可簡化為：對中心投影圖像的影響hx=-Δhx=-Dx2/2R0=-(Hx/f)2/2R0hY=-ΔhY=-DY2/2R0=-(Hy/f)2/2R0其中因?yàn)?大氣折射引起的圖像變形大氣層不是一個(gè)均勻

6、的介質(zhì)，它的密度是隨離地面高度的增加而遞減，因此電磁波在大氣層中傳播時(shí)的折射率也隨高度而變化，使得電磁波的傳播路徑不是一條直線而變成了曲線，從而引起像點(diǎn)的位移，這種像點(diǎn)位移就是大氣層折射的影響。6地球自轉(zhuǎn)的影響當(dāng)衛(wèi)星由北向南運(yùn)行的同時(shí)，地球表面也在由西向東自轉(zhuǎn)，由于衛(wèi)星圖像每條掃描線的成像時(shí)間不同，因而造成掃描線在地面上的投影依次向西平移，最終使得圖像發(fā)生扭曲3遙感圖像的幾何處理1幾何處理的重要性:各種專題圖的生產(chǎn),要求改正影像的幾何變形處理、分析和綜合利用多尺度的遙感數(shù)據(jù)、多源遙感信息的表示、融合及混合像元的分解時(shí)，必須保證各不同數(shù)據(jù)源之間幾何的一致性利用遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行地圖測圖或更新123

7、2手段光學(xué)糾正數(shù)學(xué)糾正3遙感圖像的幾何處理包括兩個(gè)層次第一是遙感圖像的粗加工處理；第二是遙感圖像的精加工處理。124遙感圖像的粗加工處理遙感圖像的粗加工處理也稱為粗糾正，它僅做系統(tǒng)誤差改正。輻射處理粗加工處理幾何處理:測定參數(shù)改正影像的系統(tǒng)誤差分幅注記2遙感圖像的精糾正處理在粗加工處理的基礎(chǔ)上,采用地面控制點(diǎn)的方法進(jìn)一步提高影像的幾何精度(1)控制點(diǎn)的要求和獲取方法:要求:影像上的明顯地物點(diǎn)影像中均勻分布要滿足一定的數(shù)量