图像几何校正与辐射校正

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1、遥感数字图像校正与增强1本章主要内容数字图像基础图像辐射校正几何校正原理与方法图像增强处理28.3几何校正遥感图象几何畸变遥感图象几何纠正方法3为什么要进行几何纠正遥感调查分析结果：一般是要求能满足量测和定位要求的各类专题地图。利用多源数据进行计算机自动分类、地物特征的变化监测等应用处理时，必须保证不同图像间的几何一致性。几何误差的存在4定义：遥感图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、方位等特征与在参照系统中的表达要求不一致时，即说明遥感图像发生了几何畸变。遥感图像的总体变形（相对于地面真实形态而言）是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲及其他变形综合作用的结果。8.1遥感图像的几何变形按

2、照畸变的性质划分几何畸变可分为系统性畸变和随机性畸变。一、基本概念5系统性畸变是指遥感系统造成的畸变，这种畸变一般有一定的规律性，并且大小事先能够预测，例如扫描镜的结构方式和扫描速度等造成的畸变。随机性畸变是指大小不能事先预测、其出现带有随机性质的畸变，例如地形起伏造成的随地而异的几何偏差。随机畸变遥感图像几何畸变系统畸变6几何校正就是要校正成像过程所造成的各种几何畸变。几何校正分为两种：几何粗校正和几何精校正。几何粗校正是针对引起畸变原因而进行的校正，这种畸变按照比较简单和相对固定的几何关系分布在图像中的，校正时只需将传感器原校准数据、遥感平台的位置以及卫星运行姿态等一系列测量

3、数据代入理论校正公式即可。几何粗校正主要校正系统畸变。几何精校正是利用控制点进行的几何校正，它是用一种数学模型来近似描述遥感图像的几何畸变过程，并利用畸变的遥感图像与标准地图之间的一些对应点（即控制点（GCP））求得这个几何畸变模型，然后利用此模型进行几何畸变校正，这种校正不考虑畸变的具体形成原因，而只考虑如何利用畸变模型来校正遥感图像。几何粗纠正几何精纠正随机畸变遥感图像几何畸变系统畸变7几何畸变遥感器本身引起的畸变外部因素引起的畸变处理过程中引起的畸变二、几何变形的类型8.2遥感图像的几何变形根据畸变产生的原因：81、传感器本身引起的畸变传感器本身引起的几何畸变与遥感器的结构

4、、特性和工作方式不同而异。这些因素主要包括：1） 透镜的辐射方向畸变像差；2）透镜的切线方向畸变像差；3） 透镜的焦距误差；4） 透镜的光轴与投影面不正交；5） 图像的投影面非平面；6） 探测元件排列不整齐；7） 采样速率的变化；8） 采样时刻的偏差;9)扫描镜的扫描速度变化。二、几何变形的类型9MSS举例:例如扫描形式成像的MSS，产生的几何畸变主要是由于扫描镜的非线性振动和其它一些偶然因素引起的。在地面上影响可达395米。全景畸变：10全景畸变的图形变化情况112、外部因素引起的畸变遥感平台位置和运动状态变化的影响地形起伏的影响地球表面曲率的影响大气折射的影响地球自转的影响二

5、、几何变形的类型121）遥感平台位置和运动状态变化的影响航高：当平台运动过程中受到力学因素影响标，或者说卫星运行的轨道本身就是椭圆的。航高始终发生变化，而传感器的扫描视场角不变，从而导致图像扫描行对应的地面长度发生变化。航高越向高处偏离，图像对应的地面越宽。2、外部因素引起的畸变13航速：卫星的椭圆轨道本身就导致了卫星飞行速度的不均匀，其他因素也可导致遥感平台航速的变化。航速快时，扫描带超前，航速慢时，扫描带滞后，由此可导致图像在卫星前进方向上(图像上下方向)的位置错动。俯仰：遥感平台的俯仰变化能引起图像上下方向的变化，即星下点俯时后移，仰时前移，发生行间位置错动.14翻滚：遥感

6、平台姿态翻滚是指以前进方向为轴旋转了一个角度。可导致星下点在扫描线方向偏移，使整个图像的行向翻滚角引起偏离的方向错动。偏航：指遥感平台在前进过程中，相对于原前进航向偏转了一个小角度，从而引起扫描行方向的变化，导致图像的倾斜畸变152）地形起伏的影响当地形存在起伏时，会产生局部像点的位移,使原本应是地面点的信号被同一位置上某高点的信号代替。由于高差的原因，实际像点P距像幅中心的距离相对于理想像点P0。距像幅中心的距离移动了∆r高差引起的像点位移2、外部因素引起的畸变163）地球表面曲率的影响地球是球体，严格说是椭球体，因此地球表面是曲面。这一曲面的影响主要表现在两个方面，一是像点位

7、置的移动，二是像元对应于地面宽度的不等。2、外部因素引起的畸变174）大气折射的影响大气对辐射的传播产生折射。由于大气的密度分布从下向上越来越小，折射率不断变化．因此折射后的辐射传播不再是直线而是—条曲线．从而导致传感器接收的像点发生位移∆r.大气折射影响2、外部因素引起的畸变185）地球自转的影响卫星前进过程中，传感器对地面扫描获得图像时，地球自转影响较大，会产生影像偏离。因为卫星自北向南运动，这时地球自西向东自转。相对运动的结果，使卫星的星下位置逐渐产生偏离。偏离方向如下图所