第3章-遥感影像预处理ppt课件.ppt

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1、第三章第三章遥感影像预处理严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。遥感成像时，由于各种因素的影响，使得遥感影像存在一定的几何畸变、大气消光、辐射量失真等现象。这些畸变和失真现象影响了影像的质量和应用，必须进行消除。这种操作叫做遥感数据的预处理。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。w预处理工作的承担者：n地面站地面站 根根据据成成像像原原理理、系系统参参数数等等，利利用用常常规方法方法进行系行系统粗粗处理。理。n用户用户n 从从实际情情况况出出发，找

2、找到到可可行行的的方方法法，进行行精精确确处理理。多多种种具具体体方方法法与与算算法法，不不存存在在普遍适用普遍适用。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。本章内容本章内容w几何变形w几何纠正严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一一.几何变形几何变形w1.几何变形w2.几何畸变的类型w3.几何变形的原因严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一一.几何变形几何变形w1.几何变

3、形（几何畸变）n由由于于遥遥感感平平台台运运动动状状况况变变化化、地地形形起起伏伏、地地球球表表面面曲曲率率的的影影响响等等，遥遥感感影影像像出出现现了了总总体体变变形形，即即几几何何位位置置上上发发生生变变化化，行行列列不不均均匀匀，像像元元大大小小与与地地面面大大小小对对应应不不准准确确，地地物物形形状状不规则变化等。不规则变化等。n表现为影像地物的形状相对于真实地物形态表现为影像地物的形状相对于真实地物形态产生了：平移、缩放、旋转、弯曲、形状不产生了：平移、缩放、旋转、弯曲、形状不规则变化及其他变形综合作用的结果。规则变化及其他变形综合作用的结果。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制

4、度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。w原始影像w具有几何变形严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。w几何变形纠正后的影像严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。一一.几何变形几何变形w2.几何变形的原因n成像投影方式的影响成像投影方式的影响n传感器的内部误差传感器的内部误差 n工作平台轨道位置和姿态变化工作平台轨道位置和姿态变化n地球自转影响地球自转影响n地球表面曲率影响地球表面曲率影响 n大气折射影响大气折射影响

5、 n地形起伏影响地形起伏影响n严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。卫星姿态引起的影像变形卫星姿态引起的影像变形虚线为：所得影像形状虚线为：所得影像形状实线为：影像实际对应的地面形状实线为：影像实际对应的地面形状俯仰变化位移变化侧翻变化速度变化偏航变化高度变化n航高l航高发生变化，而扫描视角不变，导致扫描行对应地面长度发生变化。航高越向高处偏离，影像对应地面越宽。n航速l航速快，扫描带超前，各条扫描行影像地面不连续；航速慢，扫描带滞后，各条扫描行影像地面重叠；由此可导致影像在卫星前进方向上（影像上下方向）位置错动。n俯仰

6、l遥感平台的俯仰变化，使得影像上下方向的变化，发生行间位置错动。n翻滚l遥感平台以前进方向为轴旋转了一个角度，导致星下点在扫描方向偏移。n偏航l遥感平台比原先的航向偏转了一个小角度，引起扫描行方向变化，导致影像的倾斜畸变。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二二.几何纠正几何纠正w几何纠正n几何纠正的含义几何纠正的含义n几何纠正的分类几何纠正的分类n几何精确纠正（几何精确纠正（重要重要）n几何纠正的重要性几何纠正的重要性严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为

7、或突发事件。二二.几何纠正几何纠正（Geometric Correction）w几何纠正的含义：n对对所所获获遥遥感感影影像像进进行行形形状状上上的的纠纠正正，使使之之与与标准影像或地图几何整合。标准影像或地图几何整合。n是遥感影像增强、处理前的必须步骤是遥感影像增强、处理前的必须步骤n几何纠正后几何纠正后l影像形状得到了纠正l像元对应的相等大小的地面坐标l同时还具备了地面坐标严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二二.几何纠正几何纠正w几何纠正的分类n系统纠正（几何粗纠正）系统纠正（几何粗纠正）n非系统纠正（几何精纠正

8、）非系统纠正（几何精纠正）n严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二二.几何纠正几何纠正n几何系统纠正（几何粗纠正）几何系统纠正（几何粗纠正）l地面接收站在提供给用户资料前，针对几何畸变的原因，根据卫星姿态、传感器性能指标、扫描特征等参数，代入到理论较正式对影像几何变形进行的校正。n几何非系统纠正几何非系统纠正（几何精校正、影像配准、影像纠正）（几何精校正、影像配准、影像纠正）l利用地面控制点改正原始影像的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或图件表达要求的新影像。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。

9、做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。w(1)几何精纠正基本思想n改正原始影像的几何变形，生成一幅符合某改正原始影像的几何变形，生成一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新影像种地图投影或图形表达要求的新影像n建立建立原始影像坐标原始影像坐标和和标准坐标标准坐标（参考影像坐（参考影像坐标、经纬度、平面投影坐标）之间的数学关标、经纬度、平面投影坐标）之间的数学关系系w几何精纠正方案n建立关系式的方法建立关系式的方法l根据变换函数F(X，Y)依次找到原始影像每个像元在新影像中的位置，将灰度值赋给新影像的对应位置上。称为“直接法”。l或：根据变换函数f（x,y），依次找到新影像中每个像

10、元在原始影像中的位置，将原始影像的灰度值赋予新影像的像元。称为“间接法”。n间接法建立关系式的优点间接法建立关系式的优点l保证图像空间像元的均匀分布严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。二二.几何纠正几何纠正w(2)间接法几何精纠正的步骤n1.输入原始影像输入原始影像n2.选择若干控制点选择若干控制点l控制点控制点(Ground Control Point):影像上的一些已影像上的一些已 知点，这些点在原始影像和标准影像上的坐标已知点，这些点在原始影像和标准影像上的坐标已 知。也叫知。也叫“同名点同名点”。l控制点在标准

11、影像上的坐标可以来源于：地图控制点在标准影像上的坐标可以来源于：地图 资料，实地测量，无变形的标准影像等资料，实地测量，无变形的标准影像等n3.建立纠正变换函数（建立纠正变换函数（坐标变换函数式）坐标变换函数式）lX=fx(x,y);Y=fy(x,y)lfx,fy 一般选择多项式，也可以是其他函数形式一般选择多项式，也可以是其他函数形式n4.代代入入控控制制点点求求出出坐坐标标变变换换函函数数式式的的系系数数，确确立坐标变换函数式立坐标变换函数式n5.确定新影像的大小范围确定新影像的大小范围l求出原始影像四个角点（求出原始影像四个角点（a,b,c,d）在纠正后影像）在纠正后影像中的对应点（中的

12、对应点（a,b,c,d）的坐标）的坐标（xa,ya）(xb,yb)(xc,yc)(xd,yd)l求出最大值和最小值求出最大值和最小值(xmin,xmax,ymin,ymax)严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。n6.确定新影像分辨率，划分网格确定新影像分辨率，划分网格l根根据据精精度度要要求求，在在新新影影像像的的范范围围内内，划划分分网格，每个网格点就是一个像元。网格，每个网格点就是一个像元。n7.取得新影像各像元的值取得新影像各像元的值l重重采采样样：新新影影像像像像元元多多数数情情况况下下会会落落在在原原影影像像

13、阵阵列列的的几几个个像像元元之之间间，需需根根据据它它周周围围若若干干原原像像元元值值，对对该该点点的的灰灰度度值值贡贡献献累累积积进进行行计计算算，计计算算结结果果作作为为输输出出的的新新影影像像像像元值，这个过程称为重采样。元值，这个过程称为重采样。l进行重采样的原因：进行重采样的原因：新影像像元在原影像中的位置落入情况不同新影像像元在原影像中的位置落入情况不同原原影影像像某某像像元元中中心心时时，直直接接将将原原影影像像上上该该像像元元值值赋给对应的新影像像元。赋给对应的新影像像元。原原影影像像若若干干像像元元中中心心之之间间时时，必必须须考考虑虑原原影影像像中中该该点点附附近近若若干干

14、像像元元的的值值，考考虑虑每每个个邻邻近近像像元元值值对对该该点点的的影影响响程程度度，采采用用适适当当的的方方法法计计算算该该点点在在新新影像上对应像元的值。影像上对应像元的值。l常见重采样方法：常见重采样方法：w最近邻法最近邻法w双线性内插法双线性内插法w三次卷积法三次卷积法三种重采样方法对比：三种重采样方法对比：最近邻法：计算量最小，处理后的影像的亮度具有不连续性，线性地物易产生锯齿状。双线性内插法：精度和计算量适中，并带有平均化的效果，细节信息丢失三次卷积法：精度高计算量大，且带有边缘增强的效果，平滑噪声 实际应用中，当几何变形不大时，可使用双线性内插或最近邻法，以节省计算量，但当变形

15、比较大时，则应使用三次卷积法，以保证质量。二二.几何纠正几何纠正w补充：控制点GCP的选择准则n选择都容易识别定位的明显地物选择都容易识别定位的明显地物l如道路交叉点，标志物，水域的边界，山顶，小岛中心，机场等n 控制点要在影像上均匀分布控制点要在影像上均匀分布n 控制点要有一定的数量，应当超过空间变换公式的控制点要有一定的数量，应当超过空间变换公式的系数个数，如多项式：（系数个数，如多项式：（(n+1)*(n+2)/2）l根据常见坐标转换方程：当M=1，即一次多项式，有6个系数，需要3个GCP点；当M=2，即二次多项式，有12个系数，需要6个GCP点；当M=3，即三次多项式，有20个系数，需

16、要5个GCP点w控制点选择的控制点选择的RMS误差（均方根）：误差（均方根）：nRMS是GCP所期望输出的坐标与实际输出的坐标之间的偏差 w计算计算RMS误差后，可能的选择：误差后，可能的选择：n1)剔除具有最高RMS误差的点，用剩下的GCP计算但是，如果在影像的某一特殊区域只有一个GCP，那么剔除它可能导致更大的误差。n2)只选择最有把握的点。n3)提高坐标转换函数的阶，进行更复杂的几何转换4)增大RMS误差的允许值。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。几何纠正例子几何纠正例子 1 1严格执行突发事件上报制度、校外活

17、动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。三、运用三、运用Erdas进行几何纠正进行几何纠正w开始w显示图像文件w启动几何校正模块w采集地名控制点w计算转换模型w图像重采样w检验校正结果w结束严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。1、加载图形文件、加载图形文件（1）在ERDAS图标面板中点击Viewer图表两次，打开两个视窗（Viewer1/Viewer2）；（2）在Viewer1中打开需要校正的图像needmatchqdh.img；在Viewer2中打开作为地理参考的图像：biao

18、zhunqdh.img 严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。2、启动几何校正模块、启动几何校正模块（1）Viewer1菜单条：Raster Geometric Correction；（2）打开Set Geometric Model对话框选择多项式几何校正模型：PolynomialOK打开GCP Tool Referense Setup 对话框。定义多项式次方（Polynomial Order）:2 ApplyClose Existing Viewer OK严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及

19、时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。3、启动控制点工具、启动控制点工具在在GCP Tool Referense Setup对话框中选择采点模式：对话框中选择采点模式：打开打开Viewer Selection Instructions指示器指示器在显示作为地理参考图像在显示作为地理参考图像biaozhunqdh.img的的Viewer2中点击中点击左键左键打开打开reference Map Information 提示框提示框OK；此时，整个屏幕将自动变化为如图所示的状态，

20、表明控制点此时，整个屏幕将自动变化为如图所示的状态，表明控制点工具被启动，进入控制点采点状态。工具被启动，进入控制点采点状态。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4、采集地面控制点、采集地面控制点在在GCP工具对话框中，点击工具对话框中，点击Select GCP图标图标 ，进入，进入GCP选择状态；选择状态；在在GCP数据表中，将输入数据表中，将输入GCP的颜色（的颜色（Color）设置为比）设置为比较明显的

21、黄色；较明显的黄色；在在Viewer1中移动关联方框位置，寻找明显的地物特征点，中移动关联方框位置，寻找明显的地物特征点，作为输入作为输入GCP；在在GCP对话框中，点击对话框中，点击Select GCP图标图标 ，重新进入，重新进入GCP选择状态；选择状态；在在GCP数据表中，将参考数据表中，将参考GCP的颜色（的颜色（Color）设置为比）设置为比较明显的蓝色；较明显的蓝色；严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。4、采集地面控制点、采集地面控制点在在Viewer2中，移动关联方框位置，寻找对应的地物特征点，中，移动关

22、联方框位置，寻找对应的地物特征点，作为参考作为参考GCP；在在GCP工具对话框中，点击工具对话框中，点击Create GCP图标，系统将自动图标，系统将自动将参考点的坐标（将参考点的坐标（X、Y）显示在）显示在GCP数据表中数据表中；在在GCP对话框中，点击对话框中，点击SelectGCP图标，重新进入图标，重新进入GCP选选择状态，并将光标移回到择状态，并将光标移回到Viewer1中，准备采集另一个输入中，准备采集另一个输入控制点；控制点；不断重复不断重复1-8，采集若干控制点，采集若干控制点GCP，直到满足所选定的几，直到满足所选定的几何模型为止。而后，每采集一个何模型为止。而后，每采集一

23、个InputGCP，系统就自动产，系统就自动产生一个生一个Ref.GCP，通过移动，通过移动Ref.GCP可以优化校正模型。可以优化校正模型。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。控制点对话框和控制点属性表严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。5、采集地面检查点、采集地面检查点以以上上采采集集的的 GCP的的类类型型均均为为控控制制点点，用用于于控控制制计计算算，建建立立转转换换模模型型及及多多项项式式方方程程。如如果果采采集集的的GCP类类型型是

24、是检检查查点点（Check Point）则则可可用用于于检检查查所所建建立立转转换换方方程程的的精精度度和和实实用性。用性。6、计算转换模型、计算转换模型 在控制点采集过程中，一般是设置为自动转换计算模型。所在控制点采集过程中，一般是设置为自动转换计算模型。所以随着控制点采集过程的完成，转换模型就自动计算生成。以随着控制点采集过程的完成，转换模型就自动计算生成。在在Geo-Correction Tools对话框中，点击对话框中，点击Display Model Properties 图标图标 ，可以查阅模型，可以查阅模型。严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制

25、止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。转换模型属性对话框严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。7、图像重采样、图像重采样在在Geo-Correction Tools对话框中选择对话框中选择Image Resample 图标图标 ；在在Image Resample对话框中，定义重采样参数：对话框中，定义重采样参数：输出图像文件名（输出图像文件名（OutputFile）:rectify.img选择重采样方法（选择重采样方法（Resample Method）:Nearest Neighbor定义输出图像范围：定义输出图像范围：

26、定义输出像元的大小：定义输出像元的大小：设置输出统计中忽略零值设置输出统计中忽略零值:即选中即选中lgnore Zero in Stats复选框复选框定义重新计算输出缺省值：定义重新计算输出缺省值：OK严格执行突发事件上报制度、校外活动报批制度等相关规章制度。做到及时发现、制止、汇报并处理各类违纪行为或突发事件。8、保存几何校正模型、保存几何校正模型在在Geo-Correction Tools对对话话框框中中点点击击Exit按按钮钮 ，推推出出几几何何校校正正过过程程，按按照照系系统统提提示示，选选择择保保存存图图像像几几何何校校正正模模式式，并并定定义义模模式式文文件件（.gms文文件件），以以便便下下一一次次直直接接利利用。用。9、检验校正结果、检验校正结果基本方法：同时在两个视窗中打开两幅图像，一幅是校正基本方法：同时在两个视窗中打开两幅图像，一幅是校正正以后的图像正以后的图像rectify.img，一幅是当时的参考图像，一幅是当时的参考图像biaozhunqdh.img，通过视窗地理连接功能，通过视窗地理连接功能(rectify图像图像上点击鼠标右键上点击鼠标右键Geo Link/Unlink在在biaozhunqdh图像图像上单击上单击)，及查询光标功能进行目视定性检验。，及查询光标功能进行目视定性检验。