第5章遥感图像的几何处理学案.pptxVIP

第五章遥感图像的几何处理本章主要内容遥感传感器构像方程遥感图像的几何变形遥感图像的几何处理主要内容构像方程概念通用构像方程中心投影构像方程全景摄影构像方程推扫式传感器构像方程扫描式传感器构像方程重点内容通用构像方程中心投影构像方程1/23构像方程：地物点在图像上的坐标（x,y）和地面对应点大地坐标（X,Y,Z）之间的数学关系。本质：坐标变换意义：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。主要坐标系统1、传感器坐标系S-UVW，U轴为传感器飞行方向。2、地面坐标系0-XYZ，主要采用地心坐标系统。3、像点坐标系o-xyf，（x,y）为像点在图像上的平面坐标，其方向与S-UVW一致。§5.1传感器的构像方程－概述2/23§5.1传感器的构像方程－通用构像方程3/23§5.1传感器的构像方程－通用构像方程式中A为传感器坐标系相对地面坐标系的旋转矩阵先后为绕v,u,w三轴的旋转角4/23§5.1传感器的构像方程－中心投影构像方程图像坐标（x,y,-f）和传感器系统坐标（U,V,W）P之间有如下关系：5/236/23正算公式：由像点坐标可以解算大地（平面）坐标§5.1传感器的构像方程－中心投影构像方程7/23反算公式：已知大地坐标，反求像点坐标为表达方便，设§5.1传感器的构像方程－中心投影构像方程8/23§5.1传感器的构像方程－中心投影构像方程则共线方程简写为：共线方程几何意义：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，上式成立。9/23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。像点坐标：（x,0,-f）§5.1传感器的构像方程－全景投影构像方程10/23没有倾斜时的成像与倾斜时的成像坐标系11/2312/23行扫描动态传感器，垂直情况下，每一条线的成像属于中心投影像点p的坐标为（0,y,-f），因此构像方程为：§5.1传感器的构像方程－推扫式传感器构像方程13/23推扫式传感器的构像几何关系14/2315/2316/2318/23多中心投影，每个像元都有自己的投影中心任一个像元的构像，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，所以扫描式传感器构像方程为：§5.1传感器的构像方程－扫描式传感器构像方程19/2320/23传感器沿旁向旋转扫描角θ后，旋转矩阵为：共线方程为：§5.1传感器的构像方程－扫描式传感器构像方程21/23§5.1传感器的构像方程－通用传感器模型思路：回避成像的几何过程，直接对图像变形的本身进行几何模拟。2、基于有理式的传感器模型多项式模型的比值形式1、多项式模型22/23本课小结遥感图像通用构像方程中心投影构像方程其他模式构像方程（全景，推扫，扫描）作业：总结常见传感器成像模式的构像方程，并绘出构像的几何关系图。23/23本节主要内容几何变形概念/分类成像方式引起的图像变形卫星姿态变化的影响地形起伏的影响地球曲率影响地球自转的影响本课重点内容影响几何变形的外部原因§5.2遥感图像的几何变形1/12遥感图像几何变形有两层含义一是指卫星在运行过程中，由于姿态、地球曲率、地形起伏、地球旋转、大气折射、以及传感器自身性能所引起的几何位置偏差。二是指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐标之间的差异。几何变形分类内部误差：传感器自身性能指标有偏移外部误差：由传感器以外的各种因素，比如外方位元素变化、地球曲率、地形起伏、地球旋转、大气折射等因素。§5.2遥感图像的几何变形－概述2/12§5.2遥感图像的几何变形－成像方式产生的变形1、全景投影变形3/12§5.2遥感图像的几何变形－成像方式产生的变形2、斜距投影变形侧视雷达类4/125/12§5.2遥感图像的几何变形－卫星姿态变化的影响卫星姿态变化通过传感器的外方位元素描述传感器外方位元素6/12单个外方位元素引起的图像变形7/12动态扫描图像的变形8/12§5.2遥感图像的几何变形－地形起伏引起的像点位移地形有起伏时，高于或低于基准面的地面点，其在像片上的像点与其在基准面上垂直投影在像片上的构像点之间的直线位移。在x,y两个方向上分量为：9/12§5.2遥感图像的几何变形－地球曲率引起的图像变形与地形起伏引起的变形类似。关键是求Δh代入时取负值10/12整个大气层不是一个均匀的介质，因此电磁波在大气层中传播时的折射率也随高度的变化而变化，使电磁波传播的路径不是一条直线而变成了曲线，从而引起像点的位移，这种像点移位就是大气折光差大气折射对框幅式像片上像点位移的影响要远远小于地球曲率的影响。§5.2遥感图像的几何变形－大气折射引起的图像变形11/12在常规框幅摄影