5遥感原理与应用 遥感数字图像的几何处理

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1、遥感数字图像几何处理几何变形概念遥感影像几何变形原因几何校正方法图像的自动配准和数字镶嵌一、遥感图像的几何变形几何变形：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是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲及其他变形综合作用的结果。有两层含义（1）指卫星在运行过程中，由于姿态、地球曲率、地形起伏、地球旋转、大气折射、以及传感器自身性能所引起的几何位置偏差。（2）指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐标之间的差异。二、几何变形的影响因素遥感图像的几何变形误差可分为：静态误差：传感器相对于地球表

2、面呈静止状态时所具有的各种变形误差；动态误差：动态误差主要是由于在成像过程中地球的旋转所造成的图像变形误差。内部误差：由于传感器自身的性能、技术指标偏离标称数值所造成的。外部误差：指的是传感器本身处在正常工作的条件下，由传感器以外的各因素所造成的误差。传感器本身引起的畸变传感器本身引起的几何畸变与传感器的结构、特性和工作方式不同而异。如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地球旋转地球曲率地

3、形起伏大气折光传感器外方位元素变化……外部因素1、传感器成像投影方式带来的变形传感器有中心投影，全景投影，斜距投影以及平行投影等几种成像方式。地形平坦地区的中心投影和垂直投影没有几何畸变，但对全景投影和斜距投影则产生图像变形。常把中心投影和平行投影（正射投影）的图像视为基准图像，而全景投影和斜距投影变形规律可以通过与中心投影或正射投影的影像相比较而获得。因此，航空像片的解译理论是各种遥感图像的解译基础。（1）全景投影（线中心投影）变形由于全景相机的像距保持不变，而物距随扫描角的增大而增大，因此出现两侧影像变形较大的现象，使整个影像产生全景畸变。全景投影的影像面不是一个

4、平面，而是一个圆柱面，相当于全景摄影的投影面，称之为全景面。（2）斜距投影变形斜距变形侧视雷达采用斜距投影，它与摄像机中心投影方式完全不同。斜距投影的变形误差为：无变形全景变形斜距变形航高航速俯仰翻滚航偏2、传感器外方位元素变化的影响传感器成像时的位置和姿态角3、地形起伏的影响R地形起伏对中心投影造成的像点位移是远离原点向外变动，在雷达影像上是向内变动的。4、地球表面曲率的影响R5、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到上越来越小，折射率不断变化，折射后的辐射传播不再是直线而是一条曲线，从而导致传感器接收的像点发射位移。R1R2R3R4斜向的

5、电磁波经历的是一条弯曲的传输路线aa0aa06、地球自转的影响地球始终在自转，而且在不同的纬度，地球转动的线速度不同。地球资源卫星完成一景图像的扫描，在此期间，地球已经转过一定的角度，所以，图像记录的并非一个正方形的地面区域，而是一个存在扭曲的四边形区域。2021/8/3119地球自转的影响左图显示了地球静止的图像(oncba)与地球自转的图像(oncba)在地面上投影的情况。由图可见，由于地球自转的影响，产生了图像底边中点的坐标位移x和y，以及平均航偏角。遥感图像的几何校正（geometriccorrection）是指从具有几何畸变的图像中消除畸变，从而

6、建立图像上的像元坐标与目标物的地理坐标间的对应关系，并使其符合地图投影系统的过程。三、几何校正（1）系统几何纠正---遥感数据接收部门（2）投影变形纠正---传感器研制部门提供模型（3）几何精纠正---用户图像-图像：相对纠正图像-地图：绝对纠正几何纠正的内容各种专题图的生产,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几何处理的重要性:几何粗校正：这种校正是针对引起几何畸变的原因进行的，地面接收站在提供给用户资料前，已按常规处理方案与图像同时

7、接收到的有关运行姿态、传感器性能指标、大气状态、太阳高度角对该幅图像几何畸变进行了校正。几何精校正：利用地面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（即控制点数据对）求得这个几何畸变模型，然后利用此模型进行几何畸变的校正。几何校正的一般方法几何精校正（几何配准）：把不同传感器具有几何精度的图像、地图或数据中的相同地物元素精确地彼此匹配、叠加在一起的过程。按照处理方式：光学纠正和数字纠正。光学纠正除了对框幅式的航空照片（中心投影）可以进行比较严密的纠正以外，对于卫星遥感图像