怎样进行影象图校正

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第一部分：DRG制作（标准分幅图像数据的校正）DRG是各种比例尺的地形图经扫描、几何纠正及色彩校正后，形成的在内容、几何精度和色彩上与原图保持一致的栅格数据文件。MAPGIS系统根据DRG数据生产的特点提供了高精度的几何校正算法，完善的质量检查功能，便捷的操作和有效的数据共享方法，有效地解决了高精度DRG数据生产的问题。DRG生产流程如下：请参照抓屏文件“DRG生产.EXE”1．图幅生成控制点该选项利用用户设置的标准图幅信息，自动计算公里格网交点作为控制点。选取主界面菜单->镶嵌融合->DRG生产->图幅生成控制点，弹出下图所示对话框：在生成图幅控制点前，需要先设置图幅信息，指定内图廓点，其步骤如下：设置图幅信息，点击输入图幅信息，弹出下图所示对话框: 参数说明：图幅号：地图的标准图幅号，如：H-50-50-(25)等。格网间距：标准图幅的格网间距,其值应与校正图的格网间距保持一致。坐标系：地图采用的坐标系统，系统提供54坐标系和80坐标系进行选择。采用大地坐标：生成的标准图幅是否采用大地坐标,若选择,则采用大地坐标(单位:米),否则采用图幅坐标。 设置生成图幅控制点信息,其对话框如下所示:   参数说明： 图幅坐标：通过在影像上选择图幅坐标点,定位内图廓点。最小间隔：生成控制点时舍弃控制点的最小间距，在生成控制点时，在地图边缘部分可能出现两点相距很近的情况，会影响修正时的判断，通过设置最小间隔即可使得在生成控制点时，对小于该距离的两个点按一定规则舍弃其中的一个。选择四个内图廓点计算：生成控制点时是否采用四个点定位,若选上则为四点定位,否则为两点定位,两点定位的精度相对较差,不推荐使用。 定位内图廓点：利用放大，缩小，移动等基本操作在图像上确定四个内图廓点的位置。以定位左上角的内图廓点为例：利用放大，缩小，移动等操作找到左上角的内图廓点的精确位置后，点击上图对话框中的左上角按钮，然后再点击图像上左上角的内图廓点即完成该点的设置。完成参数设置和内图廓点信息的输入后，点击生成GCP，将自动计算出控制点的理论坐标，并根据理论坐标反算出控制点的图像坐标。 2．顺序修改控制点图幅生成控制点中缺省生成的控制点的图像坐标是根据相应的公里格网交点理论坐标反算出的图像坐标，但由于原始图像存在一定的扭曲变形，因此该值和原图上对应的公里格网交点的坐标值并不一定相同，这就需要对点位进行修正。利用顺序修改控制点可依次修改原图上的所有控制点，相对于单个更新控制点的方法，具有更高的效率及精度。顺序修改控制点提供了两种操作方法:1)选取主界面菜单->镶嵌配准->DRG生产->顺序修改控制点,则弹出控制点修改窗口,如下图所示:窗口中显示有当前修改的控制点的点号,用户通过点击鼠标左键可改变该点的位置,当对当前点的位置确认时按下空格键即可，同时窗口中自动显示下一点；若当前点的精确位置难以确定，可通过按ESC键选择放弃，窗口中将自动显示下一点，而对于放弃的点将不参加校正处理。注意通过此方法操作时,始终是从第一个点开始修改。2)在控制点信息显示栏中,点击鼠标右键，在右键菜单中选择顺序修改控制点,则从控制点信息栏中当前选择的控制点开始修改。利用该方法可以从原始图的任意控制点开始进行顺序修改。在顺序修改控制点过程中,可随时中止当前修改。方法是:在控制点修改窗口外点击右键,消去该窗口,然后选取主界面菜单->镶嵌配准->保存控制点数据，则当前已修改的数据得到保存,下次修改时从未修改过的点开始操作即可。 3．逐格网校正选取主界面菜单->镶嵌配准->DRG生产->逐格网校正，弹出文件对话框,输入结果影像文件名后，将弹出如图所示影像校正对话框:   参数说明：影像范围：校正影像的逻辑坐标范围。输出分辨率：缺省显示为当前影像数据的原始分辨率,可根据实际的输出要求进行修改,其值将影响校正影像。影像外廓：该值为校正时相对内图廓的外扩距离，单位与图幅坐标一致。通过设置外廓距离，可以使得图幅内廓边界以外的一定距离内的影像不会在影像校正过程中发生变形。4．DRG生产质量评估为了使得用户能对校正生成的DRG质量进行评估，系统提供了相应的DRG质量评估功能，包括对原始图质量评估的图幅质量评价，对校正生成的DRG的质量评估以及标准图框套合检查。5．原始图质量评估该项是对DRG生产的原始数据进行质量评价，主要反映的是原始图是否有折皱，扫描时是否置平等。若原始图质量不好，则校正出的DRG肯定会受到一定的影响。要对原始图进行质量评价，首先需要完成顺序修改控制点，当所有的控制点修改完毕后，选取主界面菜单->镶嵌配准->DRG生产->生成图幅质量文件 ,系统将生成与当前文件同名的质量检查文件,该文件中的数值反映了原始地图影像的质量情况，其文件格式如下：图像纠正前：最大残差：第33号点，残差6.370262中误差：2.825737其中的中误差值反映了原始图的整体质量，数值越大则质量越差；最大残差值反映了原始图中偏差最大的控制点的点号及偏差值。6．校正图质量评估该项用来检查校正生成的DRG数据的质量。在进行完逐格网校正后，打开校正生成的新影像文件，选取主界面菜单->DRG生产->镶嵌配准->生成质量评估文件，弹出下图所示对话框： 首先输入图幅信息，然后按照图幅生成控制点部分中添加内图廓点的方法定位影像的四个内图廓点，点击生成质量报告即可生成对反映影像校正情况的质量评估文件，其文件格式如下：图像纠正后：中误差：0.559487  图廓边长及对角线尺寸检查(单位：米)：上边Δa=-0.311864下边Δb=0.531661 左边Δc=0.331677右边Δd=--0.099208对角Δe=0.430932对角Δf=0.115132其中的中误差值反映了校正后影像的整体质量，图廓边长及对角线尺寸检查则是通过对图幅图廊边长的检测值与理论值进行比较,检验图廊边长、对角线各条边长是否符合精度要求，差值在计算时均已转换为实际大地坐标，单位为米。7．图框套合检查在检查校正生成的DRG数据质量时，还可以用生成的理论格网与校正图上公里网进行套合比较的方法检验公里格网精度是否在规定的限差之内。进行图框套合检查时，首先打开校正生成的DRG数据，选取主界面菜单->镶嵌融合->打开参照文件->自动生成图框，弹出下图所示对话框：参数说明：图幅号：地图的标准图幅号。格网间距：图幅的格网间距,其值应与原图的格网间距保持一致,如输入值为0,则可能在逐格网校正时弹出错误信息。坐标系：地图采用的坐标系统，系统提供54坐标系和80坐标系进行选择。采用大地坐标：生成的标准图幅是否采用大地坐标,若选择,则采用大地坐标(单位:米),否则采用图幅坐标。 设置完相关参数，点击确定后将相继弹出一系列标准图框信息设置对话框，一般情况下对这些对话框中的信息设置使用默认值即可。进行完相关操作后，系统将自动在校正显示窗口中显示标准图框，这时选择主界面菜单->镶嵌融合->校正预览，则可在校正显示窗口中预览校正生成的DRG数据与标准图框套合的情况，通过检查其套合情况可以来判断校正生成的DRG数据的质量。8．数据输出   对校正好的影像还需对其进行图廓整饰的工作，为了保证影像数据在其它软件中进行整饰时不会丢掉空间信息，系统提供了空间信息输出的功能，利用其生成的空间信息文件可以恢复影像数据的空间信息。   输出数据时，可选取主界面菜单->镶嵌融合->DRG生产->输出Tiff及信息文件,弹出如下所示对话框:参数说明：信息头文件:输出的空间信息头文件，缺省为与输出影像同目录下的同名信息头文件。TIFF文件名:输出的TIFF文件名，缺省为与输出影像同目录下的同名TIFF文件。输出分辨率:输出TIFF文件的分辨率，缺省为影像输入时的分辨率。设置相关参数后，点击确定将生成TIFF文件和空间信息文件。输入数据时，选取主界面菜单->镶嵌融合->DRG生产->输入Tiff信息文件，将弹出文件对话框用以选择Tiff信息文件，当选好与当前影像相对应的Tiff头信息文件后，系统将利用该信息文件中的空间信息来恢复影像空间信息值。　　 第二部分：镶嵌配准（点对点校正）镶嵌配准是图像处理中一个重要的组成部分，利用该功能可以完成影像几何校正，影像镶嵌等实用操作。请参照抓屏文件“镶嵌配准.EXE”1.两类文件在图像镶嵌配准部分有两类文件：校正（图象）文件和参照文件。校正文件校正文件是指需要进行几何校正和坐标参照处理的文件；校正文件仅包括MSI图像文件；校正文件中的控制点信息是镶嵌配准部分的主要处理对象，用户通过编辑校正文件中的控制点信息，从而完成各项功能。参照文件参照文件是指在对校正文件进行处理时作为标准的文件；参照文件包括参照MSI图像，参照点图形文件(*.WT)，参照线图形文件(*.WL)，参照区图形文件(*.WP)，参照图库文件(*.dbs)。2．控制点在图像镶嵌配准部分，控制点信息是主要处理对象，用户通过编辑校正文件中的控制点信息，从而完成其它各项功能。控制点作用在MSI图像中加入了几何控制点信息后，MSI图像具有了地理坐标的概念，它就能完成各种操作，如图像之间的配准，图像与图形的配准，图像的镶嵌，图像几何校正，几何变换，投影变换等。在MSI的图像显示引擎下，这些操作可实时动态完成，无需生成新的图像文件。组成部分每个控制点由以下部分构成：控制点号、校正点X坐标、校正点Y坐标、参照点X坐标、参照点Y坐标、计算残差和控制点状态。控制点号表示该控制点的编号。校正点X坐标、校正点Y坐标是指控制点在校正图像上的图像坐标位置。 参照点X坐标、参照点Y坐标是指控制点在参照文件中的地理坐标位置。残差表示校正图像上控制点实际输入值与理论计算值的差，单位为图像坐标(象素)。控制点状态标识该控制点是否参与几何校正等运算。控制点列表显示窗口显示校正文件中当前的所有控制点的四个坐标值，残差及状态。在控制点删除和更新状态下，用户单击该窗口中的一个控制点信息行，系统将以该点为当前控制点并弹出校正文件局部放大显示窗口和参照文件局部放大显示窗口，供用户进一步进行操作。对于用户已知控制点精确坐标的情况，用户可在控制点列表栏中直接进行编辑。参照控制点输入编辑窗口用户只打开一幅校正图像时，系统处于单窗口工作方式；此时添加参照控制点时，将弹出参照控制点输入编辑窗口，以接受用户输入的参照控制点。图像-图形-控制点列表显示模式在图像-图形-控制点列表显示模式中有三个窗口显示在屏幕中；左上角的窗口是校正文件显示窗口，右上角的窗口是参照文件显示窗口，下边的窗口是控制点列表显示窗口。见图：校正文件局部放大显示窗口和参照文件局部放大显示窗口在系统工作过程中会弹出。  校正文件显示窗口用于显示需要进行校正的MSI图像，并显示MSI图像上的控制点部分(校正点X坐标、校正点Y坐标)，本窗口以图像坐标方式显示。参照文件显示窗口用于显示作为标准的参照文件(参照MSI图像、参照点图形文件(.WT)、参照线图形文件(.WL)、参照区图形文件(.WP))，同时显示参照文件上的控制点部分(参照点X坐标、参照点Y坐标)，此外本窗口还用于选择处理范围(用于图像重采样和图像镶嵌)、校正图像的配准预览和校正图像与参照图像的镶嵌预览。校正文件局部放大显示窗口、参照文件局部放大显示窗口(上图中有红色十字叉的小窗口，左为校正，右为参照)：校正文件局部放大显示窗口是以校正文件当前点为中心的局部放大图，它在控制点编辑操作中会弹出，接受用户对校正文件控制点的精确定位。参照文件局部放大显示窗口是以校正文件当前点为中心的局部放大图，在控制点编辑操作中会弹出，接受用户对参照文件控制点的精确定位。当控制点分布较为密集时，在局部放大显示窗口中可能会同时显示多个控制点，其中红色十字叉显示的为当前控制点，蓝色十字叉显示的为其邻近控制点，在十字叉旁会显示该点的点号。当对当前控制点进行编辑时，若改变当前控制点位置，则对当前编辑点而言，其初始点位将变为蓝色十字叉显示，在十字叉旁会显示该点的点号，改变后的点位将仅以红色十字叉显示。在局部放大显示窗口中点击鼠标右键，将弹出右键鼠标，用户可以从中选取放大、缩小、移动等基本操作。在局部放大显示窗口中点击鼠标右键，将关闭局部放大显示窗口。控制点列表显示窗口(见上图)：该窗口显示校正文件中当前所有控制点的四个坐标、残差以及控制点的状态。在控制点删除和更新状态下，用户单击该窗口中的一个控制点信息行，系统将以该点为当前控制点并弹出校正文件局部放大显示窗口和参照文件局部放大显示窗口，供用户进一步进行操作。控制点的状态表示当前控制点是否可用，即是否参与变换系数的计算。对于一些误差较大的点，可以选择放弃该点。参照控制点输入编辑窗口：   用户只打开一幅校正图像时，系统处于单窗口工作方式；此时添加参照控制点时，将弹出参照控制点输入编辑窗口，以接受用户输入的参照控制点。3．添加控制点。 选取主界面菜单->镶嵌融合->添加控制点，系统处于添加控制点状态。要添加一个控制点，可进行如下操作：处于图像-编辑-控制点列表显示模式工作方式时：首先对校正图像进行放大、缩小、移动等操作，使校正图像上的目标点明显；然后单击校正图像上的目标点，系统将弹出一个以目标点为中心的局部放大窗口，目标点在该窗口内被标注为红色“+”，此时可在该窗口内通过点击鼠标左键精确指定目标点；当确认该点位时，按空格键，系统弹出参照点坐标输入对话框，输入对应的参照点坐标(若校正影像已有控制点超过3个，系统会将预测的参照点坐标显示在对话框中)，点击“确认”按钮，则成功输入一个新的控制点，点击“取消”按钮，则取消本次操作。处于图像-图形-控制点列表显示模式工作方式：首先对校正图像做放大、缩小、移动等操作，使校正图像上的目标点明显；然后单击校正图像上的目标点，系统将弹出一个以目标点为中心的局部放大窗口，目标点在该窗口内被标注为红色“+”，此时可在该窗口内通过点击鼠标左键精确指定目标点；若此时已有控制点的个数不少于三个，系统会自动弹出建议的参照图像/图形的局部放大窗口，系统预测的参照图像/图形的目标点显示在该窗口的中心，同时被标注为红色“+”，您可以在该窗口中精确定位相应的目标点，也可在局部放大窗口外点击鼠标右键关闭该窗口，重新在参照图像/图形窗口中选取目标点。当按下空格键时，系统将弹出添加控制点的确认窗口，您可以根据需要选择“确认”或“取消”。新添加的控制点的校正坐标和参照坐标将立即在控制点列表窗口中显示出，在控制点列表窗口中点击鼠标右键，从菜单中选取计算控制点残差，则添加点后的残差将重新计算并显示在控制点列表窗口中。4．更新控制点选取主界面菜单->镶嵌融合->更新控制点，系统处于更新控制点状态。要更新一个控制点，可进行如下操作： 处于图像-编辑-控制点列表显示模式工作方式：单击控制点列表中的目标控制点(即希望更新的目标控制点)，系统将弹出校正图像的局部放大窗口，其中心点为目标控制点。然后在校正图像的局部放大窗口中选择新的控制点，或在局部放大窗口外点击鼠标右键关闭该窗口，重新在校正图像窗口中选取目标点。当确认点位时，按下空格键，系统将弹出参照点坐标输入对话框，此时需输入对应的参照点坐标，输入完毕后点击“确认”按钮，则成功地更新目标控制点的坐标，点击“取消”按钮，则取消本次选择。处于图像-图形-控制点列表显示模式工作方式： 单击控制点列表中的目标控制点(即希望更新其坐标的目标控制点)，系统将弹出校正图像和参照图像/图形的局部放大窗口，其中心点均为目标控制点。 在校正图像和参照图像/图形的局部放大窗口中选择新的位置，将分别更新控制点的校正坐标和参照坐标；此时也可在局部放大窗口外点击鼠标右键，关闭局部放大窗口，重新选择。当校正坐标和参照坐标更新完后，按下空格键，系统将弹出更新坐标确认对话框，此时可选择“确认”或“取消”来完成操作或放弃操作。更新后的控制点校正坐标和参照坐标将立即显示在控制点列表窗口中，在控制点列表窗口中点击鼠标右键，从菜单中选取计算控制点残差，则添加点后的残差将重新计算并显示在控制点列表窗口中。5．删除控制点选择控制点列表中的目标控制点(即希望删除的目标控制点)，选取主界面菜单->镶嵌融合->删除控制点，系统将弹出校正图像和参照图像/图形的局部放大窗口，其中心点均为目标控制点。同时，系统弹出删除控制点确认对话框，此时可以选择“确认”或“取消”来完成操作或放弃操作；删除后的控制点的校正坐标和参照坐标将立即在控制点列表窗口中反映出，在控制点列表窗口中点击鼠标右键，从菜单中选取计算控制点残差，则添加点后的残差将重新计算并显示在控制点列表窗口中。此功能还可通过在控制点显示列表中选取要删除的点，使其成为当前控制点后，按下Delete键来进行删除。6．删除所有的控制点选取主界面菜单->镶嵌融合->删所有控制点,系统将删除当前控制点列表中所显示的控制点，在删除过程中不会弹出确认对话框，此命令用于删除大量的废弃控制点。7．改变控制点状态控制点的状态表示当前控制点是否可用，它将影响几何变换系数的计算。控制点的当前状态将显示在控制点列表窗口中，其中每行控制点信息前若打上钩则表示选择了当前控制点，否则表示当前控制点不可用(如下图所示的控制点4即不可用)。要改变控制点的状态，首先在控制点列表窗口中选择该点，然后鼠标单击该点控制点编号前的小方格进行选取；或者在选取控制点后，单击鼠标右键，从右键菜单中选取选择当前控制点。若要同时选取多个控制点，可选取控制点列表窗口的右键菜单中的选取所有控制点。改变控制点状态后，可通过选取控制点列表窗口的右键菜单中的计算控制点残差来计算几何变换参数并获取新的残差信息。8．控制点信息    选取主界面菜单->镶嵌融合->控制点信息，将显示当前影像的控制点信息或关闭控制点信息窗口。9．控制点浏览   选取主界面菜单->镶嵌融合->控制点浏览，将显示当前影像的有效控制点(即只显示当前状态为可用的控制点)。控制点编辑操作步骤下面以处于图像-图形-控制点列表显示模式工作方式时控制点编辑方法为例介绍控制点编辑的具体步骤。加控制点的操作步骤a)在打开校正图像中选择要校正的图像。b)在打开参照图像中选择参照图像或者选择参照的点、线、面文件。c)选择主界面菜单->镶嵌融合->删除所有控制点，将要校正的图像中的控制点删除。d)选择主界面菜单->镶嵌融合->添加控制点，使系统处于添加控制点的状态。e)用鼠标左键单击图像或图形窗口，系统将以单击点为中心弹出一个局部放大显示窗口，当前点将以红色十字叉显示，若该点附近有其它控制点，则这些点以蓝色十字叉显示作为参照，用户可在该窗口中通过点击左键来改变控制点位置，确定控制点位置时按下空格键，局部放大窗口中的十字叉将变黄(如果控制点的数目大于3个，那么在另外一个窗口将自动定位到与输入点相匹配的位置，并将自动弹出放大窗口，同时底图也已经定位到以之为中心点的状态。建议您在输入前三个控制点的时候，一定应保证有尽可能高的精度，以保证系统控制点预测的精度)。 f)在另一窗口中通过放大缩小窗口，先粗略定位到与已输入的控制点相匹配的位置（如果已经弹出放大窗口，可以在放大窗口外的窗口位置按鼠标右键使放大窗口消失），按照第5步所操作加入匹配点。当两个放大窗口的十字架都变黄时，系统弹出对话框，选择“是”加入控制点，选择“否”取消操作。删除控制点的操作步骤a)在控制点列表中选择要删除的控制点，使该控制点变亮。b)选择主界面菜单->镶嵌融合->删除控制点，系统弹出对话框，选择“是”则删除该控制点，选择“否”则取消操作。修改控制点操作步骤 a)选择主界面菜单->镶嵌融合->修改控制点，使系统处于修改控制点的状态。b)在控制点列表中选择要修改的控制点，双击使该控制点变亮。c)按照添加控制点的操作，修改控制点，当两个局部放大窗口的十字架都变黄时，系统弹出对话框，选择“是”则修改控制点，选择“否”则取消修改操作。注意：(1)控制点显示列表中支持对控制点坐标的直接编辑修改，拷贝，粘贴等操作。(2)在局部放大窗口中可以在右键菜单中选择放大，缩小，移动等操作。(3)局部放大窗口中支持放大缩小的快捷键处理，放大可按F5,缩小可按F6。10．影像校正在对校正影像添加一定数量的控制点后，便可利用这些控制点信息对影像进行校正处理。11．校正参数校正参数值决定进行几何校正及镶嵌时采用的模型和重采样的方式。选择主界面菜单->镶嵌融合->校正参数，系统弹出校正参数对话框用来指定多项式次数和重采样方式，多项式次数支持一次到五次，重采样方式支持最近邻、双线性和双立方三种；校正参数的具体解释请参阅控制点个数与校正多项式次数的关系。12．影像校正对校正图像按校正图像的控制点信息进行几何校正并重采样，重采样只对参照坐标在处理参数设置的范围的校正图像数据进行，本操作生成一个新MSI图像。选取主界面菜单->镶嵌融合->影像校正后，弹出下图所示对话框： 参数说明:x最小坐标，x最大坐标，y最小坐标，y最大坐标：影像校正的实际坐标范围。重采样方式：重采样的方法，包括最邻近法，双线性法，双立方法。注意：1)影像校正的实际坐标范围的缺省值为整幅影像，若用户只需要对其中一部分进行校正，可自行编辑影像校正范围。2)影像校正仅在校正预览状态下可用。13．影像精校正影像精校正也是利用校正图像的控制点信息进行几何校正，但同影像校正不同的是它采用了三角网校正的方法，适合于控制点较多的情况，同时校正所得影像的精度也较高。选取主界面菜单->镶嵌融合->影像精校正，弹出下图所示对话框： 参数说明:x最小坐标，x最大坐标，y最小坐标，y最大坐标：影像校正的实际坐标范围。注意：影像校正的实际坐标范围的缺省值为整幅影像，若用户只需要对其中一部分进行校正，可自行编辑影像校正范围；影像校正仅在校正预览状态下可用。 14．校正预览选择主界面菜单->镶嵌融合->校正预览，系统将处于控制点浏览状态，在校正图像和参照图像/图形窗口中突出显示出所有的控制点；此时不允许进行控制点的编辑操作。