遥感图像的几何处理教学内容.ppt

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1、遥感图像的几何处理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25.1.1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和对某些参量进行误差分析的基础。3构像方程中的坐标系传感器坐标系S－UVW地面坐标系O－XYZ图像(像

2、点)坐标系o－xyf4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55.1.2中心投影构像方程λp为成像比例尺分母f为摄影机主距6中心投影构像方程正算公式反算公式7旋转矩阵8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。95.1.3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，此时像点坐标为（x，0，－f），所以其构像方程为：10(a)倾斜角为0时

3、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115.1.3全景摄影机的构像方程(x)、(y)为等效的中心投影影像坐标125.1.4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）135.1.4推扫式传感器的构像方程推扫式传感器的构成方程为：145.1.4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15沿旁向倾斜固定角θ16前后视倾斜θ扫描175.1.5扫

4、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。185.1.5扫描式传感器的构像方程195.1.5扫描式传感器的构像方程205.1.6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

5、，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=rcosθ215.1.6侧视雷达图像的构像方程225.1.7基于多项式的构像方程235.1.7基于多项式的构像方程24多项式构像方程的缺点255.1.8基于DLT的构像方程265.1.9基于RFM的构像方程275.1.9基于RFM的构像方程285.1.9基于RFM的构像方程295.1.9基于RFM的构像方程305.2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

6、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。315.2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：由于地球的旋转等因素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移标称数值所造成的。外部变形误差：由传感器以外的各种因素所造成的误差，如传感器的外方位元素变化，传感器介质不均匀，地球曲率，地形起伏以及地球

7、旋转等因素引起的变形误差。325.2遥感图像的几何变形传感器成像方式引起的图像变形传感器外方位元素变化的影响地形起伏引起的像点位移地球曲率引起的图像变形大气折射引起的图像变形地球自转的影响335.2.1传感器成像方式引起的图像变形传感器的成像方式中心投影，全景投影，斜距投影、平行投影中心投影点中心投影、线中心投影、面中心投影由于中心投影图像在垂直摄影和地面平坦的情况下，地面物体与其影像之间具有相似性（并不考虑摄影本身产生的图像变形），不存在由成像方式所造成的图像变形，因此把中心投影的图像作为基准图像来讨论其他方式投影图像的变形规律。

8、34全景投影变形全景投影的影像面不是一个平面，而是一个圆柱面，相当于全景摄影的投影面，称之为全景面。35斜距投影变形侧视雷达属斜距投影类型传感器，S为雷达天线中心，Sy为雷达成像面，地物点P在斜距投影图像上的图像坐标为yp，它取决于斜