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《3.4.1影像重采样和DEM插值.pdf》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。
1、扫描行的外方位元素就可以根据构像方程实现模拟影像的生成，完成影像的模拟任务。在影像的模拟过程中要用到影像像素灰度重采样和DEM内插技术，下面将对这两个技术进行说明。3.4.1影像重采样和DEM插值在三线阵影像的模拟过程中，还需要涉及到两方面的插值算法。分别为:(1)影像像素灰度值重采样。(2)规则格网DEM高程值的内插。3.4.1.1影像像素灰度值重采样当需要解求不位于矩阵(采样)点上的原始函数g(x,y)的数值时就需要进行内插，此时进行的内插对于影像来说称为重采样(rcsampling),意即在原采样的基础上再一次采样。每当对数字影像进行几
2、何处理时总会产生这种问题，其典型的例子为影像的旋转、核线重排和数字纠正等。在进行影像模拟时，由于经过计算得到模拟影像的像点位置在正射影像上可能不位于整数像素上，因此需要用重采样(灰度插旬的方法对当前模拟影像像素的灰度值进行估计。设模拟影像上像素的灰度值为G(X,Y)，正射影像上像素的灰度值为g(x,y)(X,Y,x,y分别为像素在模拟影像和正射影像上的行列号).f是由三线阵CCD传感器成像几何关系确定的正射影像和模拟影像上像素的对应函数。模拟的过程为利用f计算模拟影像上位于X,Y处的像素在正射影像上的位置x,y.然后对正射影像中不位于整数像素
3、上x,y处的像素灰度值进行插值.最后将插值后的灰度值g(x,y)斌给G(X,Y)。其过程如图3一1所示，用数学公式可表示为如下:x一人(X,Y)，y·九(X,Y)g(x,y)g(x,y)-G(X,Y)灰度插值的方法是建立在信号抽样理论的基础上。现实世界中的图像可以看作是一个连续函数，数字图象是对这个函数的采样，恢复连续函数可以用一个理想低通滤波器对离散化的图像进行滤波，在空域上就表现为与sinc函数的卷积，即取用sins函数作为卷积核。但是sins函数计算比较复杂，所以常用一些简单的函数代替sinc函数。以下介绍三种在实际中常用的重采样(插值
4、)方法。(最近邻法、双线性法、立方卷积法)重采样t最邻近法双线性内插立方卷积法重采样搜索算法!Y=fr氏豹模拟影像正射影像图3-1灰度重采样示意图.最近邻法该方法取与P(x,力点位置最近像元N的灰度值为该点的灰度作为采样值，即:I(P)一I(N)其中P和N分别为影像上的两点，N为距离P最近的点，其影像坐标值为‘-INT(x+0.5)y=,-INT(y+0.5)INT表示取整。.双线性插值法双线性插值法的卷积核是一个三角形函数，表达式为W(x)-1-kl,Oskls1(3-4)可以证明，利用(3-4)式作卷积对任一点进行重采样与用sinc函数有
5、一定的近似性。此时需要该点P邻近的4个原始像元参加计算，如图3-2所示，图中(b)表示(3-4)式的卷积核图形在沿:方向进行重采样时应放的位置。计算可沿x方向和y方向分别进行。即先沿y方向分别对点a,b的灰度值重采样。再利用该两点沿x方向对P点进行重采样。在任一方向作重采样计算时，可使卷积核的零点与P点对齐，以读取各原始像素处的相应数值。一—-一——一甲—.卜a‘生三.
6、X1一is月塑
7、.:._}’一卜X2
8、︸一梦}，.!甲X(a)(b)图3-2双线性内插法实际上可以把两个方向的计算合为一个，即按上述运算过程，经整理归纳以后直接计算出4个原始
9、点对点P所作贡献的“权”值，以构成一个2X2的二维卷积核W(权矩阵)把它与4个原始像元灰度值构成的2X2点阵I作阿达玛(Hadamard)积运算(即将该两个矩阵中各对应元素值的乘积)，得出一个新的矩阵.然后把这些新的矩阵元素相累加，即可得到重采样点的灰度值I(P)为:I(P)一万=T}7}I(}+l)'u'(t}.l)(3-5)其中卜巩叽.W(x,)'W(y,);一W(x,)"W(Y2)叭叽.W(x2)*W(Y,);一W(x2)*W伽2)此时，79表示插值点邻近的四个点的灰度值，W-j表示邻近点对P点的权值.按图3一2及(3-4)式及有;W(
10、x,)-1一Ax;W(x2)·Ax;W(YO.1一Ay:W(YI)·AYAx-x一INT(x)AY·y一INT(y)则点P的灰度重采样值G(P)为;G(P)二W1i1;+W1212+WZiIu+W22122二(1一Axxl一妙)I=+(1一AX)Ayh2+e找1一妙)121+AxAyI22(3一6).三次卷积插值法重采样的卷积核也可以利用三次样条函数该方法利用一个三次样条函数来近似理论上的最佳插值函数sinc，其函数值为:曰田李}，+卜}，0<.曰+1曰曰W(x).4一*1-*l，一}121《.《.2(3一7)曰囚2《.利用式(3-7)作卷积
11、核对任意一点进行采样时，需要周围16个原始像元参加计算，如图3-3所示。图中(b)表示(3-7)式的卷积核图形在沿x方向进行重采样时所应放置的位置。Y1y2y311
