1、1遙感圖像校正遙感圖像校正姓名：馬強姓名：馬強學號：學號：20133342班級：遙感班級：遙感2013-01班班1、為什么要進行校正？、為什么要進行校正？2、怎樣校正？、怎樣校正？輻射校正：輻射校正：傳感器系統(tǒng)誤差校正傳感器系統(tǒng)誤差校正 大氣校正大氣校正 太陽高度角誤差校正太陽高度角誤差校正 地形坡度誤差校正地形坡度誤差校正幾何校正：基于幾何校正：基于ERDAS的幾何精校正的幾何精校正2輻射畸變輻射畸變幾何畸變幾何畸變主要內(nèi)容主要內(nèi)容3為什么要進行校正為什么要進行校正遙感成像過程遙感成像過程傳感器本身的因素傳感器本身的因素遙感平臺的影響遙感平臺的影響大氣的影響大氣的影響地表起伏的影響地表起伏的

2、影響4為什么要進行校正為什么要進行校正產(chǎn)生圖像畸變產(chǎn)生圖像畸變輻射畸變：輻射畸變：指遙感傳感器在接收來指遙感傳感器在接收來自地物的電磁波輻射能自地物的電磁波輻射能時，電磁波在大氣層中時，電磁波在大氣層中傳輸和傳感器測量中受傳輸和傳感器測量中受到遙感傳感器本身、地到遙感傳感器本身、地物光照條件（地形影響物光照條件（地形影響和太陽高度角影響）以和太陽高度角影響）以及大氣作用等影響，而及大氣作用等影響，而導致的遙感傳感器測量導致的遙感傳感器測量值與地物實際的光譜輻值與地物實際的光譜輻射率的不一致。射率的不一致。5圖像畸變的分類圖像畸變的分類幾何畸變：幾何畸變：遙感圖像的幾何位置上發(fā)生變化，遙感圖像的

3、幾何位置上發(fā)生變化，產(chǎn)生諸如行列不均勻，像元大小與產(chǎn)生諸如行列不均勻，像元大小與地面大小對應不準確，地物形狀不地面大小對應不準確，地物形狀不規(guī)則變化等變形，稱為幾何畸變。規(guī)則變化等變形，稱為幾何畸變。 如何進行輻射校正如何進行輻射校正：6 傳感器本身的影響：導致圖像不均勻，產(chǎn)生條紋和“噪音”。大氣的影響：反射、散射、吸收，主要會影響圖像的對比度。地形影響和光照條件變化引起的輻射誤差輻射校正輻射校正傳感器定標傳感器定標隨機壞像元隨機壞像元行或列缺失行或列缺失行或列條紋行或列條紋7遙感傳感器系統(tǒng)誤差校正遙感傳感器系統(tǒng)誤差校正 大氣校正是消除遙感圖像在大氣傳輸中大氣傳輸中所引起的質量退化的一種圖像處

4、理方法。8大氣校正大氣校正直方圖最小值去除法回歸分析法 基本思路基本思路: : 每幅圖像上都有輻射亮度或反射亮度應為0的地區(qū)，如山的陰影處。而事實上并不等于0,說明亮度最小值必定是這一地區(qū)大氣影響的程輻射度增值。9直方圖最小值去除法直方圖最小值去除法 校正方法校正方法: : 將每一波段中每個像元的亮度值都減去本波段的最小值。使圖像亮度動態(tài)范圍得到改善，對比度增強，從而提高了圖像質量。10直方圖最小值去除法直方圖最小值去除法回歸分析法回歸分析法用長波數(shù)據(jù)來校正短波數(shù)據(jù)作法：在不受大氣影響的波段（如TM5）和待校正的某一波段（如TM1）圖像中，選擇由最亮至最暗的一系列目標，將每一目標的兩個待比較的

5、波段灰度值提取出來進行回歸分析。例如：例如：11XbaY11式中式中，X為為TM5波段的亮度均值；波段的亮度均值；Y為為TM1亮度均值；亮度均值；12a1,b1計算如下：)T(T)T)(TT(Tb55115515111TbTa111aTTT1、T5表示TM1與TM5波段灰度值，1T為TM1波段校正后的灰度值?；貧w分析法回歸分析法13可以認為可以認為就是就是TM1波段的程輻波段的程輻射度。校正方法射度。校正方法就是講就是講TM1波段波段中每個像元的亮中每個像元的亮度值減去度值減去，來，來改善圖像，去掉改善圖像，去掉程輻射。程輻射?；貧w分析法回歸分析法l任何地表獲得的能量都隨太陽的高度變化，而不同

6、任何地表獲得的能量都隨太陽的高度變化，而不同的時間和季節(jié)太陽高度是不同的。的時間和季節(jié)太陽高度是不同的。14太陽高度角的輻射誤差校正太陽高度角的輻射誤差校正 太陽高度角引起的畸變校正是將太陽光線傾斜照射太陽高度角引起的畸變校正是將太陽光線傾斜照射時獲取的圖像校正為太陽光線垂直照射時獲取的圖時獲取的圖像校正為太陽光線垂直照射時獲取的圖像。像。 太陽的高度角太陽的高度角可根據(jù)成像時刻的時間、季節(jié)和地可根據(jù)成像時刻的時間、季節(jié)和地理位置來確定，即：理位置來確定，即： sin sin=sin=sin sinsincoscos coscoscoscost t 太陽高度角的校正是通過調(diào)整一幅圖像內(nèi)的平均灰

7、太陽高度角的校正是通過調(diào)整一幅圖像內(nèi)的平均灰度來實現(xiàn)的。度來實現(xiàn)的。15太陽高度角的輻射誤差校正太陽高度角的輻射誤差校正 太陽光線和地表作用以后再反射到傳感器的太太陽光線和地表作用以后再反射到傳感器的太陽光的輻射亮度和地面傾斜度有關。陽光的輻射亮度和地面傾斜度有關。 若處在坡度為若處在坡度為的傾斜面上的地物影像為的傾斜面上的地物影像為g g（x x，y y），則校正后的圖像），則校正后的圖像f f（x x，y y）為：）為： 地形坡度引起的輻射校正方法需要有圖像對應地形坡度引起的輻射校正方法需要有圖像對應地區(qū)的地區(qū)的DEMDEM數(shù)據(jù)，校正較為麻煩，一般只在地形數(shù)據(jù)，校正較為麻煩，一般只在地形坡

8、度起伏較大的情況下做校正。坡度起伏較大的情況下做校正。 16cosyxgyxf，地形坡度輻射誤差校正地形坡度輻射誤差校正17遙感圖像校正遙感圖像校正謝謝！ 大氣影響的粗略校正：精確的校正公式需要找出每個精確的校正公式需要找出每個波段像元亮度值與地物反射率的關系。為此需得到波段像元亮度值與地物反射率的關系。為此需得到衛(wèi)星飛行時的大氣參數(shù)，以求出透過率衛(wèi)星飛行時的大氣參數(shù)，以求出透過率T T 、T T 等因等因子。如果不通過特別的觀測，一般很難得到這些數(shù)子。如果不通過特別的觀測，一般很難得到這些數(shù)據(jù)，所以，常常采用一些簡化的處理方法，只去掉據(jù)，所以，常常采用一些簡化的處理方法，只去掉主要的大氣影響

9、（散射光直接進入傳感器的那部分，主要的大氣影響（散射光直接進入傳感器的那部分，即程輻射），使影像質量滿足基本要求。即程輻射），使影像質量滿足基本要求。 19輻射校正輻射校正 對由于遙感檢測系統(tǒng)、大氣散射和吸收等對由于遙感檢測系統(tǒng)、大氣散射和吸收等原因引起的圖像模糊失真、分辨率和對比度下降等原因引起的圖像模糊失真、分辨率和對比度下降等輻射畸變進行校正。輻射畸變進行校正。幾何校正幾何校正 對由于搭載傳感器的遙感平臺飛行姿態(tài)變對由于搭載傳感器的遙感平臺飛行姿態(tài)變化、地球自傳、地球曲率等原因引起的圖像幾何畸化、地球自傳、地球曲率等原因引起的圖像幾何畸變進行校正。變進行校正。2021遙感影像變形的原因遙

10、感影像變形的原因(1) 遙感平臺位置和運動狀態(tài)變化的影響：遙感平臺位置和運動狀態(tài)變化的影響： 航高、航速、俯仰、翻滾、偏航。(2) 地形起伏的影響：地形起伏的影響：產(chǎn)生像點位移。(3)地球表面曲率的影響：地球表面曲率的影響：產(chǎn)生全景畸變。 一是像點位置的移動； 二是像元對應于地面寬度不等(4) 大氣折射的影響：大氣折射的影響：產(chǎn)生像點位移。(5) 地球自轉的影響：地球自轉的影響：產(chǎn)生影像偏離。22 遙感平臺運動狀態(tài)變化 航高變化的影響地面分辨率不均勻 航速變化的影響航向位移 俯仰變化的影響旁向位移 翻滾變化的影響扭曲變形 航偏變化的影響傾斜畸變23地球曲率的變形圖示一是像點位置的移動，當選擇的

11、地圖投影平面是地球的切平面時，使地面點P0相對于投影平面點P有一高差h。24 二是像元對應于地面寬度的不等。由于傳感器通過掃描取得數(shù)據(jù)，在掃描過程中每一次取樣間隔是星下視場角的等分間隔。如果地面無彎曲，在地面瞬時視場寬度不大的清況下，L1，L2，L3，的差別不大。但由于地球表面曲率的存在，對應于地面的P1，P2，P3，顯然P3-P1 L3-L1，距星下點越遠畸變越大，對應地面長度越長。 像元對應于地面寬度的不等像元對應于地面寬度的不等25幾何粗校正：幾何粗校正：地面接收站在提供給用戶資料前，已按常規(guī)地面接收站在提供給用戶資料前，已按常規(guī)處理方案與圖像同時接收到的有關運行姿態(tài)、傳感器性處理方案與

12、圖像同時接收到的有關運行姿態(tài)、傳感器性能指標、大氣狀態(tài)、太陽高度角對該幅圖像幾何畸變進能指標、大氣狀態(tài)、太陽高度角對該幅圖像幾何畸變進行了校正。行了校正。 幾何粗校正是針對衛(wèi)星運行和成像過程中引起的幾何幾何粗校正是針對衛(wèi)星運行和成像過程中引起的幾何畸變進行的校正，即衛(wèi)星姿態(tài)不穩(wěn)、地球自轉、地球曲畸變進行的校正，即衛(wèi)星姿態(tài)不穩(wěn)、地球自轉、地球曲率、地形起伏、大氣折射等因素引起的變形。率、地形起伏、大氣折射等因素引起的變形。幾何精校正：幾何精校正：利用地面控制點進行的幾何校正稱為幾何精利用地面控制點進行的幾何校正稱為幾何精校正。校正。 也稱圖像糾正，其目的是改正原始影像的幾何變形，也稱圖像糾正，其

13、目的是改正原始影像的幾何變形，產(chǎn)生一幅產(chǎn)生一幅的新圖像。的新圖像。2627幾何精校正重要性：空間定位與配準空間定位與影像特征識別為影像賦以地理坐標多源信息的綜合分析與其他遙感數(shù)據(jù)進行綜合分析變化檢測（change detection）與柵格GIS數(shù)據(jù)進行綜合分析GPS數(shù)據(jù)交換鑲嵌與制圖28圖像配準（圖像配準（registrationregistration）：圖像對圖像的校準，）：圖像對圖像的校準，以使兩幅圖像中的同名像元配準。以使兩幅圖像中的同名像元配準。圖像精校正（圖像精校正（rectificationrectification）：借助于一組地面控）：借助于一組地面控制點（制點（Groun

14、d Control PointGround Control Point，GCPGCP），對一幅圖），對一幅圖像進行地理坐標的校正，又稱為像進行地理坐標的校正，又稱為geo-referencinggeo-referencing。正射影像糾正（正射影像糾正（ortho-rectificationortho-rectification）：借助于數(shù)）：借助于數(shù)字高程模型，對圖像進行地形變形的校正，使圖像字高程模型，對圖像進行地形變形的校正，使圖像符合正射投影的要求。符合正射投影的要求。地理參考（地理參考（Geo-referencingGeo-referencing）：將地理坐標系統(tǒng)賦）：將地理坐標系統(tǒng)

15、賦予圖像數(shù)據(jù)的過程。予圖像數(shù)據(jù)的過程。29遙感圖像幾何精校正的一般過程遙感圖像幾何精校正的一般過程 1)選取地面控制點（GCP），確定其空間坐標； 2)利用控制點數(shù)據(jù)對圖像進行空間變換多項式近似法 合理選擇校正方程的次數(shù):2-3次。 3)圖像重采樣 為了使校正后的輸出圖像像元與輸入的未校正圖像相對應,根據(jù)確定的校正公式，對輸入圖像的數(shù)據(jù)重新排列。30 控制點選取的原則控制點選取的原則數(shù)目: 2次項不少于6個點、3次項不少于10個點，保證有多余觀測點。選擇的原則最大范圍控制整幅圖像均勻布點易分辨、易定位的特征點：道路的交叉口，水庫壩址，河流彎曲點等特征變化大的地區(qū)應多選些圖像的邊緣也要選取控制點，以避免外推31從已經(jīng)過幾何配準的遙感圖像上選取地面控制點；從電子地圖中讀取地面控制點的坐標；從地形圖讀取地面控制點的坐標，數(shù)據(jù)可通過鍵盤、數(shù)字化儀輸入；野外GPS定點數(shù)據(jù)采集；其它32控制點的地理坐標與地圖投影的要求必須一致?？刂泣c的地理坐標與地圖投影的要求必須一致。2022201101100020222011011000),(),(xvbubuvbvbubbvufyvauauvavauaavufyxx,y為校正前的影像坐標；u,v為變換后對應的坐標；二次多項式間接法糾正變換公式為：二次多項式間接法