第五章遥感几何校正优秀PPT.ppt
第五章遥感几何校正第一页，本课件共有32页主要内容遥感影像几何畸变原因遥感影像几何校正方法第二页，本课件共有32页遥感影像几何畸变原因第三页，本课件共有32页系统误差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。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；为图像错动量；扫描整景图像时间；扫描整景图像时间；该纬度的地球自转线速度；该纬度的地球自转线速度；图幅地面长度；图幅地面长度；地球平均半径地球平均半径6378KM；卫星运行平均角速度；卫星运行平均角速度；第四页，本课件共有32页中心投影中心投影定义：定义：凡空间任意点凡空间任意点A（物点）与一固定点（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（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一个平面（像平面）所截，则此直线与平面的交点a（像点）称为（像点）称为A点的中心投影。点的中心投影。第五页，本课件共有32页 从投影上而言，航空像片（正片）的位置，等于以投影中心为从投影上而言，航空像片（正片）的位置，等于以投影中心为圆心，以焦距圆心，以焦距f f为半径，将为半径，将P P旋转至旋转至PP（下图），（下图），PP即为正像即为正像的位置。的位置。第六页，本课件共有32页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）第七页，本课件共有32页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。第八页，本课件共有32页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。第九页，本课件共有32页遥感影像几何校正方法第十页，本课件共有32页几何校正方法 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）。第十一页，本课件共有32页2.1 2.1 坐标变换方案坐标变换方案 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：括：直接法：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：算其在输出（纠正后）图像的坐标，即：式中，式中，x,yx,y为为P P点原始图像的行数和列数；点原始图像的行数和列数；X X，Y Y为为P P在新图像中的在新图像中的坐标（即地面坐标系），并把坐标（即地面坐标系），并把P P（x,y)x,y)的灰度值重新计算后送到的灰度值重新计算后送到P P（X X，Y Y）位置上去。）位置上去。第十二页，本课件共有32页间接法：间接法：从空白图像阵列出发，依次计算每个像元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）在原始图像中的位置的位置P（x,y），然后把该点的灰度值计算后返送给），然后把该点的灰度值计算后返送给P(X,Y)。其纠正公式为：。其纠正公式为：第十三页，本课件共有32页2.2 校正数学模型通用校正模型通用校正模型 几何多项式几何多项式 DLT DLT模型模型(Direct Linear Transformation)(Direct Linear Transformation)RPC RPC模型模型(Rational Funtion)(Rational Funtion)物理校正模型物理校正模型共线方程共线方程第十四页，本课件共有32页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；第十五页，本课件共有32页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)第十六页，本课件共有32页2.2 校正数学模型-Rational Polynomial Camera(RPC)modelr=fr(,h)/gr(,h)c=fc(,h)/gc(,h)x normalised co-ordinatesx=(x-x_offset)/x_scale第十七页，本课件共有32页Rational polynomial functionsusually,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第十八页，本课件共有32页2.2 校正数学模型-传感器物理模型航空影像航空影像航空直接定向航空直接定向SPOTSPOT卫星影像卫星影像IKONOS/QuickBirdIKONOS/QuickBird卫星影像卫星影像第十九页，本课件共有32页2.2 校正数学模型-共线方程XZYXsYsDSxzyXYXA-XsYA-YsNZAZA-ZsZsa地面点(XA-Xs,YA-Ys,ZA-Zs)像点（X,Y,Z）第二十页，本课件共有32页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：影像坐标、地面坐标以及外方位参数之间的关系：x,y:x,y:影像坐标；影像坐标；X,Y,Z:地面坐标；Xs sY YsZs s：摄影中心的地面坐标。f:f:像片主距。a,b,c a,b,c由三个角元素定义的由三个角元素定义的33旋转矩阵的系数，目的将旋转矩阵的系数，目的将影像坐标换成地面坐标系统。影像坐标换成地面坐标系统。第二十一页，本课件共有32页定义了相机内的几何特征，即描述摄影中心与像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：片之间相关位置的三个参数：YXSfOxy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。内方位元素第二十二页，本课件共有32页外方位元素（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第二十三页，本课件共有32页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。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。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。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。通过对周围的像元值进行内插来求出新的像元值。第二十四页，本课件共有32页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坐标第二十五页，本课件共有32页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第二十六页，本课件共有32页2.3 2.3 几何校正的步骤几何校正的步骤-空间插值空间插值第二十七页，本课件共有32页2.3 几何校正的步骤-影像重采样第二十八页，本课件共有32页2.3 几何校正的步骤-影像重采样第二十九页，本课件共有32页2.3 几何校正的步骤-影像重采样第三十页，本课件共有32页原始影像灰度表面 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第三十一页，本课件共有32页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第三十二页，本课件共有32页
