遥感数字图像处理-07遥感图像的几何处理课件.ppt

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1、第7讲课题：遥感图像的几何处理目的要求：1.了解图像几何误差的主要来源；2.掌握几何精纠正的基本原理并掌握其操作步骤重点：几何精纠正的过程难点：地面控制点的选择、重采样过程教学课时：2课时教学方法：授课为主、鼓励课堂交流本次课涉及的学术前沿：外部误差对图像变形的影响1遥感传感器的构像方程是对任何类型传感器成像进行几何纠正和对某些参量进行误差分析的基础图像的地物点对应地面点(x,y)(X,Y,Z)构像方程共线方程一遥感图像通用构像方程主要的坐标系SUVWXyOPfXYOZ地面坐标系O－XYZ像平面坐标系o－xy传感器坐标系S－UVWp像空间平面坐标系s－xyzxyz1中心投影构像方程XXxY

2、=Y+λAtyZpZs-f传感器投影中心和地物点之间关系的共线方程共线方程的几何意义：地物点P、对应像点p和投影中心S位于同一条直线上则共线方程可以简写为:2遥感图像的几何变形遥感图像的几何变形:是指图像上像元在图像坐标系中的坐标与其在地图坐标系等参考坐标系统中的对应坐标之间的差异。变形误差可分为静态误差和动态误差静态误差又可分为内部误差和外部误差两类本节主要讨论外部误差对图像变形的影响。此外把某些传感器特殊的成象方式所引起的图像变形，如全景变形、斜距变形等也加以讨论1传感器成像方式引起的图像变形(1)全景投影变形全景投影的影像面不是一个平面，而是一个圆柱面地物点P在全景面上的像点为p，则

3、p在扫描线方向上的坐标y'py'p=fθ/ρ其中：f是焦距θ是以度为单位的成像角ρ=57.2957°/rad设L是一个等效的中心投影成像面，P点在oy上的像点p，其坐标yp=f·tgθ从而可以得到全景变形公式：dy=y'p-yp=f*(θ/ρ－tgθ)xy（2）斜距投影变形斜距投影图形上的影像坐标yp为yp=λRP=λH/cosθ=f/cosθ=fsecθ而地面上P点在等效中心投影图像oy'上的像点p'的坐标y'py'p=f·tgθ斜距投影的变形误差:dy=yp－y'p=f·（secθ－tgθ）S侧视雷达图像的构像方程侧视雷达具有斜距投影的性质斜距变形的图形变形情况如图xy2传感器外方位元

4、素变化的影响外方位元素，是指传感器成像时的位置（Xs,Ys,Zs）和姿态角（φ，ω，κ）竖直摄影条件下φ=ω=κ≈01-κ-φAt≈κ1-ωφω1可以得到外方位元素变化所产生的像点位移为：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对整幅图像的综合影响是使其产生平移、缩放和旋转等线性变化只有dφ、dω才使图像产生非线性变形各单个外方位元素引起的图像变形3地形起伏引起的像点位移投影误差由地面起伏引起的像点位移，当地

5、形有起伏时，对于高于或低于某一基准面的地面点，其在像片上的像点与其在基准面上垂直投影点在像片上的构像点之间有直线位移。(1)中心投影情形时在垂直摄影的条件下，φ=ω=κ≈0，地形起伏引起的像点位移为：δxh=xh/Hδyh=yh/H其中x、y为地面点对应的像点坐标，δx、δy为由地形起伏引起的在x、y方向上的像点位移h为地面点相对于基准面的高度H为摄影中心S距离基准面的高度4地球曲率引起的图像变形可简化为：对中心投影图像的影响hx=-Δhx=-Dx2/2R0=-(Hx/f)2/2R0hY=-ΔhY=-DY2/2R0=-(Hy/f)2/2R0其中因为5大气折射引起的图像变形大气层不是一个均匀

6、的介质，它的密度是随离地面高度的增加而递减，因此电磁波在大气层中传播时的折射率也随高度而变化，使得电磁波的传播路径不是一条直线而变成了曲线，从而引起像点的位移，这种像点位移就是大气层折射的影响。6地球自转的影响当卫星由北向南运行的同时，地球表面也在由西向东自转，由于卫星图像每条扫描线的成像时间不同，因而造成扫描线在地面上的投影依次向西平移，最终使得图像发生扭曲3遥感图像的几何处理1几何处理的重要性:各种专题图的生产,要求改正影像的几何变形处理、分析和综合利用多尺度的遥感数据、多源遥感信息的表示、融合及混合像元的分解时，必须保证各不同数据源之间几何的一致性利用遥感数据进行地图测图或更新123

7、2手段光学纠正数学纠正3遥感图像的几何处理包括两个层次第一是遥感图像的粗加工处理；第二是遥感图像的精加工处理。124遥感图像的粗加工处理遥感图像的粗加工处理也称为粗纠正，它仅做系统误差改正。辐射处理粗加工处理几何处理:测定参数改正影像的系统误差分幅注记2遥感图像的精纠正处理在粗加工处理的基础上,采用地面控制点的方法进一步提高影像的几何精度(1)控制点的要求和获取方法:要求:影像上的明显地物点影像中均匀分布要满足一定的数量