第三章遥感图像的预处理定稿 - 副本.ppt

第三章　遥感图像的预处理 １、遥感图像的几何变形误差的影响因素 静态误差：在成像过程中，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：主要指由于在成像过程中地球的旋转所造成的图像变形误差。 静态误差又分为内部误差和外部误差两类。 １、遥感图像的几何变形误差的影响因素 内部误差：由于传感器自身的性能、技术指标偏离标称数值所造成的，随传感器的结构不同而异，误差较小。 外部误差：指传感器本身处在正常工作的条件下，由传感器以外的各因素所造成的误差。如传感器的外方位变换、传感介质的不均匀等。 １）、传感器成像几何形态带来的变形 　几何成像方式：中心投影、全景投影、斜距投影和平行投影。平坦地区的竖直摄影的中心投影和竖直情况下的平行投影是没有几何形态变形的，因为中心投影图像本身与地面景物保持相似的关系。 　　　通常，把竖直摄影的中心投影和平行投影（正射投影）的图像视为基准图像，而全景投影和斜距投影变形规律可以通过与中心投影或正射投影的影像相比较而获得。因此航空照片的解译理论是各种遥感图像的解译基础。 （1）、全景投影变形 　成像面不是一个平面，而是一个圆柱面MON，相当于全景摄影机的投影面，称之为全景面。 （2）、斜距投影 斜距投影类型的传感器通常指侧视雷达，S为雷达天线中心，sy为雷达成像面，地物P在斜距投影面上的影像坐标yp取决于斜距Rp和成像比例尺 2）、传感器外方位元素变化的影响 航高 航速 俯仰 翻滚 航偏 3）、地形起伏的影响 地球表面的高低变化，将使影像点产生位移。不过，具有方向投影几何形态(中心投影、全景投影等)的传感器与具有斜距投影几何形态(侧视雷达)的传感器将有不同的地形起伏像点位移规律，如在高差同为正值的情况下，地形起伏在中心投影影像上造成的像点位移是远离原点向外移动的，而在雷达影像上则是向内变动的。 高出地面物体的雷达影像还可能带有阴影，远景影像可能被近景影像的阴影所覆盖。 4）、地球曲率的影响 4）地表曲率的影响 　像元对应于地面宽度的不等。由于传感器通过扫描取得数据，在扫描过程中每一次取样间隔是星下视场角的等分间隔。如果地面无弯曲，在地面瞬时视场宽度不大的清况下，L1，L2，L3，…的差别不大。但由于地球表面曲率的存在，对应于地面的P1，P2，P3，…，显然P3-P1 ＞L3-L1，距星下点越远畸变越大，对应地面长度越长。 5）、大气折射的影响 6）、地球自传的影响 卫星前进过程中，传感器对地面扫描获得图像时，地球自转影响较大，会产生影像偏离。因为多数卫星在轨道运行的阶段接收图像，即卫星自北向南运动，这时地球自西向东自转。相对运动的结果，使卫星的星下位置逐渐产生偏离。偏离方向如图所示。 １、含义： 　　　从具有几何畸变的图像中消除畸变的过程。也可以说是定量地确定图像上的像元坐标（图像坐标）与目标物的地理坐标（地图坐标等）的对应关系（坐标变换式）。 几何校正的重要性： ２、几何校正的方法 １）、系统性校正 　　　当知道了消除图像几何畸变的理论校正公式时，可把该式中所含的与遥感器构造有关的校准数据（焦距等）及遥感器的位置、姿态等的测量值代入到理论校正式中进行几何校正。该方法对遥感器的内部畸变大多是有效的。可是在很多情况下，遥感器的位置及姿态的测量值精度不高，所以外部畸变的校正精度也不高。 ２）、非系统性校正 　　　利用控制点的图像坐标和地图坐标的对应关系，近似地确定所给的图像坐标系和应输出的地图坐标系之间的坐标变换式。坐标变换式经常采用1次、2次等角变换式，2次、3次投影变换式或高次多项式。坐标变换式的系数可从控制点的图像坐标值和地图坐标值中根据最小2乘法求出。 ３）、复合校正 　　　把理论校正式与利用控制点确定的校正式组合起来进行校正。① 分阶段校正的方法，即首先根据理论校正式消除几何畸变（如内部畸变等），然后利用少数控制点，根据所确定的低次校正式消除残余的畸变（外部畸变等）；② 提高几何校正精度的方法，即利用控制点以较高的精度推算理论校正式中所含的遥感器参数、遥感器的位置及姿态参数。 　　几何畸变有多种校正方法，但常用的是一种通用的精校正方法，适合于在地面平坦，不需考虑高程信息，或地面起伏较大而无高程信息，以及传感器的位置和姿态参数无法获取的情况时应用。有时根据遥感平台的各种参数已做过一次校正，但仍不能满足要求，就可以用该方法作遥感影像相对于地面坐标的配准校正，遥感影像相对于地图投影坐标系统的配准校正，以及不同类型或不同时相的遥感影像之间的几何配准和复合分析，以得到比较精确的结果。 基本思路 校正前的图像看起来是由行列整齐的等间距像元点组成的，但实际上，由于某种几何畸变，图像中像元点间所对应的地面距离并不相等（图a）。校正后的图像亦是由等间距的网格点组