《遥感几何校正》PPT课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,遥感图像几何校正,主要内容,遥感影像几何畸变原因,遥感影像几何校正方法,遥感影像几何畸变原因,系统误差,地球自转对于瞬时光学成像遥感方式没有影响，对于扫描成像则造成图像平行错动。,为图像错动量；,扫描整景图像时间；,该纬度的地球自转线速度；,图幅地面长度；,地球平均半径,6378KM；,卫星运行平均角速度；,中心投影,定义：,凡空间任意点,A（物点）与一固定点S（投影中心）连成的直线或延长线（即中心光线）被一个平面（像平面）所截，则此直线与平面的交点a（像点）称为A点的中心投影。,从投影上而言，航空像片（正片）的位置，等于以投影中心为圆心，以焦距,f为半径，将P旋转至P（下图），P即为正像的位置。,投影距离的影响,中心投影：投影距离不同或焦距不同则像片的比例尺也不同。,垂直投影：投影距离不同与像片比例尺无关。（不存在焦距）,投影倾斜面的影响,中心投影：投影面的倾斜造成同一个像片不同部位比例尺的差异。,垂直投影：不存在投影面的倾斜。,地形起伏的影响,中心投影：地形起伏造成,像点位移,。,垂直投影：不存在,像点位移,。,遥感影像几何校正方法,几何校正方法,图像几何校正的基本方法是先建立几何校正的数学模型；其次利用已知条件确定模型参数；最后根据模型对图像进行几何校正。,通常分两步：,图像空间坐标变换；首先建立图像像点坐标（行、列号）和物方（或参考图）对应点坐标间的映射关系，解求映射关系中的未知参数，然后根据映射关系对图像各个像素坐标进行校正；,确定各像素的灰度值（灰度内插）。,2.1 坐标变换方案,首先要确定原始图像和纠正后图像之间的坐标变换关系。对其包括：,直接法：,从原始图像阵列出发，依次对其中每一个像元分别计算其在输出（纠正后）图像的坐标，即：,式中，,x,y为P点原始图像的行数和列数；X，Y为P在新图像中的坐标（即地面坐标系），并把P（x,y)的灰度值重新计算后送到P（X，Y）位置上去。,间接法：,从空白图像阵列出发，依次计算每个像元,P（X，Y）在原始图像中的位置P（x,y），然后把该点的灰度值计算后返送给P(X,Y)。其纠正公式为：,2.2 校正数学模型,通用校正模型,几何多项式,DLT模型(Direct Linear Transformation),RPC模型(Rational Funtion),物理校正模型,共线方程,2.2 校正数学模型-多项式模型,根据影像变形情况选取校正模型，不同模型需要控制点数目不同，一阶多项式几何校正,(理论最小值)：3个控制点；,二阶多项式几何校正(理论最小值)：6个控制点；,三阶多项式几何校正(理论最小值)：10个控制点；,四阶多项式几何校正(理论最小值)：15个控制点；,五阶多项式几何校正(理论最小值)：21个控制点；,2.2 校正数学模型-,DLT模型,可以认为是共线方程的变化式,x=(a,1,+a,2,X+a,3,Y+a,4,Z)/(c,1,+c,2,X+c,3,Y+c,4,Z),y=(b,1,+b,2,X+b,3,Y+b,4,Z)/(c,1,+c,2,X+c,3,Y+c,4,Z),2.2 校正数学模型-,Rational Polynomial Camera(RPC)model,r,=f,r,(,h,)/g,r,(,h,),c,=f,c,(,h,)/g,c,(,h,),x,normalised co-ordinates,x,=(x-x_offset)/x_scale,Rational polynomial functions,usually,3,rd,order polynomials are used,f,r,=a,1,+a,2,+a,3,+a,4,h,+a,5,+a,6,h,+a,7,h,+a,8,2,+a,9,2,+a,10,h,2,+a,11,h,+a,12,3,+a,13,2,+a,14,h,2,+a,15,2,+a,16,3,+a,17,h,2,+a,18,2,h,+a,19,2,+a,20,h,3,g,r,=b,1,+b,2,+b,3,+b,4,h,+b,5,+b,6,h,+b,7,h,+b,8,2,+,b,9,2,+b,10,h,2,+b,11,h,+b,12,3,+b,13,2,+b,14,h,2,+b,15,2,+b,16,3,+b,17,h,2,+b,18,2,h,+b,19,2,+b,20,h,3,similarly,RPC coefficients c,1,c,20,d,1,d,20,in functions f,c,and g,c,2.2 校正数学模型-传感器物理模型,航空影像,航空直接定向,SPOT卫星影像,IKONOS/QuickBird卫星影像,2.2 校正数学模型-共线方程,X,Z,Y,X,s,Y,s,D,S,x,z,y,X,Y,X,A,-Xs,Y,A,-Ys,N,Z,A,Z,A,-Z,s,Z,s,a,地面点,(,X,A,-Xs,Y,A,-Ys,Z,A,-Z,s,),像点（,X,Y,Z）,2.2 校正数学模型-共线方程,影像坐标、地面坐标以及外方位参数之间的关系：,x,y:影像坐标；X,Y,Z:地面坐标；X,s,Y,s,Z,s,：摄影中心的地面坐标。,f:像片主距。,a,b,c由三个角元素定义的33旋转矩阵的系数，目的将影像坐标换成地面坐标系统。,定义了相机内的几何特征，即描述摄影中心与像,片之间相关位置的三个参数：,Y,X,S,f,O,x,y,摄影中心,S到像片得的垂距,f，,像主点,o在像框标坐标系中的坐标x,0,y,0。,内方位元素,外方位元素（外定向）,三个直线元素：描述摄影中心的空间坐标值（,X,0,Y,0,Z,0,）。,三个角元素：表达像片面的空间姿态,2.3 几何校正的步骤,建立整体映射函数：根据图像的几何畸变性质及地面控制点的多少来确定校正数学模型，建立起图像与地图之间的空间变换关系，如多项式方法、仿射变换方法等。,数据准备：原始影像数据、高程数据、参考图、控制点,选择控制点：在遥感图像和地形图上分别选择同名控制点，以建立图像与地图之间的投影关系，这些控制点应该选在能明显定位的地方，如河流交叉点等。,重采样内插：为了使校正后的输出图像像元与输入的未校正图像相对应,根据确定的校正公式，对输入图像的数据重新排列。在重采样中，由于所计算的对应位置的坐标不是整数值，必须通过对周围的像元值进行内插来求出新的像元值。,2.3 几何校正的步骤-控制点选取来源,地形图,几何校正后的数字正射影像,GPS野外测量获取GCP坐标,2.3 几何校正的步骤-控制点选取标准,校正模型约定控制点数目,控制点残差评价控制点选取好坏,2.3 几何校正的步骤-,空间插值,2.3 几何校正的步骤-影像重采样,2.3 几何校正的步骤-影像重采样,2.3 几何校正的步骤-影像重采样,原始影像灰度表面 最近邻内插法,双线性内插法,三次内插法,2.3 几何校正的步骤-影像重采样,效果比较,计算题,对以下影像按照给定控制点进行校正，并分别给出三种采样方式下的结果影像,3 4 5,6 7 8,9 10 11,X=1.5u+1.2v+0.5,Y=u+2v+0.3,