遥感原理与应用-第5章

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1、第五章遥感图像的几何处理主讲人张毅内容提纲•遥感传感器的构像方程•遥感图像的几何变形•遥感图像的几何处理•图像间的自动配准和数字镶嵌5.1遥感传感器的构像方程•遥感图像通用构像方程•中心投影构像方程•全景摄影机的构像方程•推扫式传感器的构像方程•扫描式传感器的构像方程•侧视雷达图像的构像方程5.1.1遥感图像通用构像方程•遥感图像的构像方程是指地物点在图像上的图像坐标(x，y)和其在地面对应点的大地坐标(X、Y、Z)之间的数学关系。根据摄影测量原理，这两个对应点和传感器成像中心成共线关系，可以用共线方程来表示。•这个数学关系是对任何类型传感器成像进行几何纠正

2、和对某些参量进行误差分析的基础。构像方程中的坐标系传感器坐标系S－UVW图像(像点)坐标系o－xyf地面坐标系O－XYZ通用构像方程•在地面坐标系与传感器坐标系之间建立的转换关系称为通用构像方程5.1.2中心投影构像方程λp为成像比例尺分母f为摄影机主距中心投影构像方程正算公式反算公式旋转矩阵共线方程的意义•当地物点P、对应像点p和投影中心S位于同一条直线上时，正算公式和反算公式成立。5.1.3全景摄影机的构像方程•全景摄影机影像是由一条曝光缝隙沿旁向扫描而成，对于每条缝隙图像的形成，其几何关系等效于中心投影沿旁向倾斜一个扫描角θ后，以中心线成像的情况，此时

3、像点坐标为（x，0，－f），所以其构像方程为：(a)倾斜角为0时的成像瞬间(b)倾斜角不为0时的成像瞬间全景摄影机成像瞬间的几何关系5.1.3全景摄影机的构像方程w=qé100ùéxùéxùéx/cosqùêúêúêúêú0cosq-sinq0=fsinq=ftanq×cosqêúêúêúêúêë0sinqcosqúûêë-fúûêë-fcosqúûêë-fúû(x)、(y)为等效的q=yf/中心投影影像坐标p5.1.4推扫式传感器的构像方程•行扫描动态传感器。在垂直成像的情况下，每一条线的成像属于中心投影，在时刻t时像点p的坐标为（0、y、-f）5.1.4

4、推扫式传感器的构像方程•推扫式传感器的构成方程为：5.1.4推扫式传感器的构像方程•当推扫式传感器沿旁向倾斜固定角θ时•为获取立体像对，推扫式传感器要进行前后视倾斜θ扫描航向倾斜旁向倾斜沿旁向倾斜固定角θw=qé100ùé0ùé0ùêúêúêú0cosq-sinqy=ycosq+fsinq=êúêúêúêë0sinqcosqúûêë-fúûêëysinq-fcosqúûé0ùêycosq+fsinqúysinq-fcosqê-fú×êysinq-fcosqú-fêë-fúû前后视倾斜θ扫描j=qécosq0-sinqùé0ùéfsinqùéftanqùêúê

5、úêúêú010y=y=ysecq×cosqêúêúêúêúêësinq0cosqúûêë-fúûêë-fcosqúûêë-fúû5.1.5扫描式传感器的构像方程•扫描式传感器获得的图像属于多中心投影，每个像元都有自己的投影中心，随着扫描镜的旋转和平台的前进来实现整幅图像的成像。•由于扫描式传感器的光学聚焦系统有一个固定的焦距，因此地面上任意一条线的图像是一条圆弧，整幅图像是一个等效的圆柱面，所以该类传感器成像亦具有全景投影成象的特点。•任意一个像元的构像，等效于中心投影朝旁向旋转了扫描角θ后，以像幅中心（x＝0，y＝0）成像的几何关系。5.1.5扫描式传感

6、器的构像方程5.1.5扫描式传感器的构像方程w=qé100ùé0ùé0ùé0ùêúêúêúêú0cosq-sinq0=fsinq=ftanq×cosqêúêúêúêúêë0sinqcosqúûêë-fúûêë-fcosqúûêë-fúû5.1.6侧视雷达图像的构像方程•雷达往返脉冲与铅垂线之间的夹角为θ，oy为等效的中心投影图像，f为等效焦距。侧视雷达图像成像转换为旋转了θ角的中心投影，此时像点坐标为x=0，y=rsinθ，等效焦距f=rcosθ5.1.6侧视雷达图像的构像方程5.1.7基于多项式的构像方程5.1.7基于多项式的构像方程多项式构像方程的缺点5

7、.1.8基于DLT的构像方程5.1.9基于RFM的构像方程5.1.9基于RFM的构像方程5.1.9基于RFM的构像方程5.1.9基于RFM的构像方程5.2遥感图像的几何变形•遥感图像成图时，由于各种因素的影响，图像本身的几何形状与其对应的地物形状往往是不一致的。•遥感图像的几何变形是指原始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产生的形变。•研究遥感图像几何变形的前提是必须确定一个图像投影的参照系统，即地图投影系统。5.2遥感图像的几何变形•静态误差：传感器相对于地球表面呈静止状态时所具有的各种变形误差。•动态误差：由于

8、地球的旋转等因素所造成的图像变形误差。•内部误差：由