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1、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
2、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
3、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(Direc
4、t 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=(a1+a2X+a3Y+a4Z)/(c1+c2X+c3Y+c4Z)y=(b1+b2X+b3
5、Y+b4Z)/(c1+c2X+c3Y+c4Z),2.2 校正数学模型-Rational Polynomial Camera(RPC)model,r=fr(,h)/gr(,h)c=fc(,h)/gc(,h)x normalised co-ordinatesx=(x-x_offset)/x_scale,Rational polynomial functions,usually,3rd order polynomials are used fr=a1+a2+a3+a4h+a5+a6h+a7h+a82+a92+a10h2+a11 h+a123+a132+a14h2+a152+a163+a17 h2+a
6、182h+a192+a20h3gr=b1+b2+b3+b4h+b5+b6h+b7h+b82+b92+b10h2+b11 h+b123+b132+b14h2+b152+b163+b17 h2+b182h+b192+b20h3similarly,RPC coefficients c1,c20,d1,d20 in functions fc and gc,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,Xs,Ys,D,S,x,z,y,X,Y,XA-Xs,YA-Ys,N,Z,A,ZA-Zs,Z
7、s,a,地面点(XA-Xs,YA-Ys,ZA-Zs),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；XsYsZs：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：,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x0,y0。,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（X0,Y0,Z0）。三个角元素：表达像片面的空间姿态,2.3 几
8、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 89 10 11X=1.5u+1.2v+0.5Y=u+2v+0.3,
