1、第五章 遙感圖像處理,第一節(jié) 有關(guān)基本概念,一、圖像（Image） 圖像（Image）：強(qiáng)調(diào)通過(guò)某種技術(shù)手段（Camera Lens、Scanner）獲得的視覺(jué)形象 (Picture)：側(cè)重手工描繪的一類“畫(huà)”Painting (Pattern)：模式圖案（圖形、曲線等） 人們常習(xí)慣讀成“圖像”，從心理物理學(xué)的角度看：圖和像實(shí)際是彼此分離的兩個(gè)概念。,一、圖像（Image）,圖指目標(biāo)物輻射的電磁波性質(zhì)和強(qiáng)度的真實(shí)表達(dá)，因此是由目標(biāo)地物的性質(zhì)所決定的。因此它是一種“客觀的”物理過(guò)程和現(xiàn)象。 像人眼檢測(cè)到來(lái)自目標(biāo)的電磁波信號(hào)后（當(dāng)然有的電磁波信號(hào)人眼無(wú)法檢測(cè)，如紅外、微波等），視覺(jué)刺激通過(guò)視神經(jīng)傳

2、入大腦后所引起的心理感覺(jué)，它是“主觀的”， 同樣一片綠地，不同的人看到后會(huì)有不同的心理感受，同一個(gè)人在不同的時(shí)間感覺(jué)也不一樣。正因?yàn)橄窬哂小爸饔^的特點(diǎn)”，因此它能獨(dú)立于圖而單獨(dú)存在。（此時(shí)，在你腦海里有家鄉(xiāng)的模樣（像），盡管此時(shí)并沒(méi)有家鄉(xiāng)的電磁波進(jìn)入你的眼睛） 從上述討論可知，圖像的實(shí)質(zhì)：就是一幅反映地物目標(biāo)電磁波輻射特性的能量分布圖以及由此所引起的主觀心理感受。,這種能量分布在空間和時(shí)間上都是連續(xù)的，并與地物目標(biāo)的平面坐標(biāo)（x y），電磁波波長(zhǎng)（）和成像時(shí)間(t)等因素有關(guān)。所以從數(shù)學(xué)角度看，圖像的物理過(guò)程 可以表達(dá)為： I=f(x,y, ,t) 其中：I代表光強(qiáng)度（Intensity） 圖

3、像：是人們對(duì)客觀景象、事物以及人們的思維、想象的真實(shí)記載和表達(dá)。 二、模擬圖像（Analog Image）與數(shù)字圖像（Digital Image） 1 模擬圖像：是人眼或光學(xué)相機(jī)（Optical Camera）所探測(cè)到的灰度或色彩連續(xù)變化的景象，因此連續(xù)（continuity）是其基本特點(diǎn)，計(jì)算機(jī)無(wú)法直接讀取和處理。,模擬圖像,二、模擬圖像（Analog Image）與 數(shù)字圖像（Digital Image）,2 數(shù)字圖像：是將連續(xù)的模擬圖像沿x、y方向分別以x、y的間隔進(jìn)行分割（離散化采樣，Discrete Sampling）得到同樣大小的柵格（稱為像元-Pixel），然后對(duì)每一像元點(diǎn)進(jìn)行亮

4、度賦值（量化，Quantification），這樣就得到了一幅離散的數(shù)字圖像，計(jì)算機(jī)就能方便的讀取并進(jìn)行處理。 完成上述模數(shù)轉(zhuǎn)換（A/D）的硬件常用的是掃描儀（Scanner）、數(shù)碼相機(jī)（Digital Camera）等，其核心部件就是物理元件CCD(Charge Coupled Device，電荷耦合器件)。,對(duì)模擬信號(hào)的采樣,圖像數(shù)字化示意圖,數(shù)模相互轉(zhuǎn)換示意圖,從本質(zhì)上看，數(shù)字圖像就是一個(gè)二維的數(shù)字矩陣，記錄每個(gè)像元的行號(hào)、列號(hào)和屬性值。 這就是數(shù)字圖像的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，它表達(dá)一幅NN大小的數(shù)字圖像，它是我們研究的重點(diǎn)。,三、圖像處理的含義 圖像工程根據(jù)抽象程度和研究方法等的不同可分為三個(gè)層次

5、：圖像處理、圖像量測(cè)和圖像理解，三者相互區(qū)別又緊密聯(lián)系，有機(jī)結(jié)合構(gòu)成圖像工程。,三、圖像處理的含義 1圖像處理（Processing）：著重強(qiáng)調(diào)在圖像之間進(jìn)行的變換。人們常用圖像處理泛指各種圖像技術(shù)，但狹義的圖像處理主要滿足對(duì)圖像進(jìn)行各種加工以改善圖像的視覺(jué)效果并為自動(dòng)識(shí)別打基礎(chǔ)，或?qū)D像進(jìn)行壓縮編碼以減少所需存儲(chǔ)空間或傳輸時(shí)間、傳輸 通路的要求。是在圖像像元級(jí)上進(jìn)行的低層次操作，處理的數(shù)據(jù)量非常大,2 圖像量測(cè)（Measurement）：是在圖像進(jìn)行分割（Segmentation）的基礎(chǔ)上，對(duì)圖像中感興趣的目標(biāo)進(jìn)行檢測(cè)和測(cè)量，以獲得它們的客觀信息（面積、長(zhǎng)度、重心、扁率分形維等）從而建立對(duì)圖

6、像的描述。 圖像處理輸入的是圖像，處理后輸出的還是圖像。 圖像量測(cè)輸入的是圖像，而輸出的是對(duì)目標(biāo)特征測(cè)量的結(jié)果，或是基于測(cè)量的符號(hào)表示，它們描述了圖像中目標(biāo)的特點(diǎn)和性質(zhì)。這方面派生出了一門技術(shù)：數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量（DPS -Digital Photography Survey） 數(shù)字?jǐn)z影測(cè)量學(xué)（Digital Photogrammetry）是從攝影像片出發(fā)，應(yīng)用攝影像片構(gòu)像的數(shù)學(xué)規(guī)律，通過(guò)對(duì)像片的處理、量測(cè)、判讀和研究，以測(cè)定所攝物體的形狀、大小和空間位置等地理信息的一門學(xué)科。,三、圖像處理的含義 3 圖像理解（Understanding）：重點(diǎn)是在圖像量測(cè)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步研究圖像中各目標(biāo)的性質(zhì)和它

7、們之間的相互聯(lián)系，并得出對(duì)圖像內(nèi)容的理解以及對(duì)原來(lái)地面客觀地物、場(chǎng)景的解譯，從而指導(dǎo)和規(guī)劃行動(dòng)。這一層次最顯著的特點(diǎn)在于：輸入的是圖像，輸出的是對(duì)圖像的內(nèi)容性質(zhì)的描述，以及相互關(guān)系及規(guī)律的把握。它是圖像處理的最高層次。,四、圖像處理的主要內(nèi)容 1 圖像獲取（Acquisition）研究圖像獲取的手段及傳感器 2 圖像存儲(chǔ)（Storage）主要研究圖像數(shù)據(jù)的壓縮編碼、圖像存儲(chǔ)格式及圖像數(shù)據(jù)庫(kù)技術(shù) 3 圖像傳輸（Transmission）主要解決圖像數(shù)據(jù)占用帶寬問(wèn)題，系統(tǒng)內(nèi)部傳輸和網(wǎng)絡(luò)傳輸。 4 圖像處理（Processing） （1）幾何操作（Geometric Operation） 主要包括圖

8、像的幾何校正、圖像放大、縮小、平移、旋轉(zhuǎn)，多圖像間配準(zhǔn)，周長(zhǎng)、面積、重心的計(jì)算等內(nèi)容。 （2）圖像增強(qiáng)（Enhancement） a 單一圖像變換 線性拉伸、非線性變換等，平滑和銳化操作、直方圖均衡化等,四、圖像處理的主要內(nèi)容 b多圖像的變換 主成分變換、纓帽變換、植被指數(shù)、小波變換等 c圖像彩色增強(qiáng) 真彩色、假彩色和偽彩色等 （3）圖像復(fù)原（Restoration）去干擾和模糊，恢復(fù)圖像的本來(lái)面目。 主要用維納濾波、同態(tài)濾波等。 （4）圖像重建（Reconstruction）由某種數(shù)據(jù)來(lái)生成圖像。如CT（Computed Tomography） （5）圖像編碼（Encoding） 對(duì)具有空間

9、相關(guān)性的原始圖像進(jìn)行壓縮，其主要目的： 減少數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量；降低數(shù)據(jù)率以減少帶寬；便于特征抽取，為識(shí)別做準(zhǔn)備。,（6）模式識(shí)別（Pattern Recognition） 統(tǒng)計(jì)模式識(shí)別（光譜特征）；句法結(jié)構(gòu)模式識(shí)別（結(jié)構(gòu)和基元，空間關(guān)系）；模糊模式識(shí)別（模糊數(shù)學(xué)） （7）圖像理解（Understanding） 5 圖像輸出與可視化（Visualization） 遙感圖像處理主要的內(nèi)容包括： 1 圖像變換 FFT、K-T、Wavelet 等 2 圖像校正 輻射校正、幾何校正 3 圖像增強(qiáng) 4 多源信息融合 Fusion 多平臺(tái)、多時(shí)相遙感數(shù)據(jù)融合，遙感數(shù)據(jù)與非遙感數(shù)據(jù)融合 技術(shù)要點(diǎn)：數(shù)據(jù)之間的精確配準(zhǔn)

10、；融合模型和方法的選擇；融合后效果評(píng)價(jià)。 5 遙感圖像的計(jì)算機(jī)分類 分類后各類型地物的提取。,遙感圖像處理的意義： 1遙感圖像是人類認(rèn)識(shí)地球的重要信息源 2 圖像處理是人類視覺(jué)延續(xù)的重要手段，擴(kuò)展了人類認(rèn)識(shí)地球的能力 （如人眼無(wú)法探測(cè)的紅外、微波信息，通過(guò)圖像處理手段使人類可見(jiàn)） 3 遙感圖像處理在軍事偵察、資源調(diào)查、環(huán)境監(jiān)測(cè)、探礦等領(lǐng)域有重要的應(yīng)用，關(guān)乎國(guó)計(jì)民生。,五、遙感圖像處理種類 1 光學(xué)處理借助光學(xué)、電子元件實(shí)現(xiàn)對(duì)圖像的加工，改善圖像的目視效果。這種方法 成本高，可重復(fù)性較差，通常在設(shè)備齊備的物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行，如常用的 密度分割（Slicing）、相關(guān)掩膜、彩色合成等 2 計(jì)算機(jī)圖像處

11、理（數(shù)字圖像處理）借助計(jì)算機(jī)硬件和軟件對(duì)輸入圖像進(jìn)行試探性改造。這種方法成本低廉（PC機(jī)、相關(guān)圖像處理軟件、相關(guān)外設(shè)即可）、可反復(fù)進(jìn)行 、處理方法靈活、精度高、技術(shù)綜合性強(qiáng) 、數(shù)據(jù)量大 目前的遙感圖像處理主要是指計(jì)算機(jī)圖像處理（數(shù)字圖像處理）,六、遙感圖像處理方式 1 空間域法（Spatial Domain） 將圖像看成是平面中各像元組成的集合 （1）鄰域操作（Adjacent Operation） 設(shè)計(jì)相關(guān)模板（Mask）對(duì)圖像實(shí)施卷積運(yùn)算（Convolution），實(shí)現(xiàn)平滑（Smoothing）除噪和銳化（Sharpening）邊界功能 （2）點(diǎn)操作（Point Operation） 灰度

12、處理，如線性非線性拉伸、圖像變換、面積、周長(zhǎng)、體積、重心運(yùn)算等 2 頻域法（Frequency Domain）,變換后空域圖像,第二節(jié) 光學(xué)原理與光學(xué)處理 一彩色原理 （一）概述 色彩分為消色和彩色兩種，消色指黑、白以及界于兩者間灰色；彩色根據(jù)人眼視覺(jué)特征區(qū)分為紅、橙、黃、綠、青、藍(lán)、紫，時(shí)粗分為紅、綠、藍(lán)三色(R G B) 色彩的生理基礎(chǔ) 視網(wǎng)膜上的視細(xì)胞、神經(jīng)末梢、中樞神經(jīng)共同構(gòu)成色彩的生理基礎(chǔ)?；谖赐ㄟ^(guò)生理學(xué)、解剖學(xué)證明的假設(shè)，將視細(xì)胞分為錐狀細(xì)胞、桿狀細(xì)胞。 錐狀細(xì)胞 分布于黃斑區(qū)，能檢測(cè)亮度和顏色信息，每個(gè)細(xì)胞連一神經(jīng)末梢因此其分辨率高，能檢測(cè)目標(biāo)細(xì)節(jié)，在強(qiáng)光條件下起作用 桿狀細(xì)胞

13、 只能檢測(cè)亮度信息，多個(gè)細(xì)胞連一神經(jīng)末梢，因此其分辨率低，能檢測(cè)目標(biāo)總體輪廓，在弱光條件下起作用，,（二）色彩三要素 1 色調(diào)（Hue,色相或色別）決定于彩色光的光譜成分，反映色光在“質(zhì)”方面的差異 2 飽和度（Saturation） 決定于色光中混入白光的數(shù)量， “類似與溶液的稀釋效應(yīng)”，混入白光越多則飽和度越低， 它是色光“純度”的表達(dá) 3 亮度（Intensity）決定于色光的能量，反映色光在“量” 方面的特征 注意：光譜成分決定了光的顏色，但某種顏色的光與光譜成分不是一對(duì)一的關(guān)系。,（三）色彩合成 A 加色法 用于物理學(xué)、計(jì)算機(jī)中顏色合成， 是指用兩種或兩種以上的原色按一定比例混合而得

14、到新顏色的方法，就成為加色法。幾個(gè)基本概念： （1）相加三原色：紅、綠、藍(lán)，它們不能由其它顏色合成， 它們按一定比例組合可以合成任何色彩。 某種色彩=aR+bG+ c B,只需改變3者的比例，即可合成任何色彩。 （2）互補(bǔ)色：若兩種色光等量混合而得到白色，則這兩種 色光互為補(bǔ)色。 （3）加色法合成原理,加色法色彩合成原理,Cyan,Yellow,Fuchsine,B 減色法 常用于顏料色混合、印刷出版業(yè) 是指顏料吸收了白光中一種或一種以上的原色將剩余色光反射出來(lái)而獲得新顏色的方法 減色法三原色：黃、品紅、青,白色光線先后通過(guò)兩塊濾光片的過(guò)程就是顏色的減法過(guò)程。讓一束白光先通過(guò)藍(lán)濾光片，再通過(guò)黃

15、濾光片，發(fā)現(xiàn)射到白屏幕上是綠光 當(dāng)兩塊濾光片組合產(chǎn)生顏色混合時(shí)，入射光通過(guò)每一濾光片時(shí)都減掉一部分輻射，最后透過(guò)的光是多次減法的結(jié)果,黃色是減去藍(lán)色的紅綠組合 黃色、藍(lán)色稱也為互補(bǔ)色,光學(xué)增強(qiáng)處理 1 利用加色法或減色法實(shí)現(xiàn)彩色合成 2 光學(xué)增強(qiáng)處理 3 光學(xué)信息處理,第二節(jié) 遙感圖像預(yù)處理（Preprocessing）,遙感圖像從其成像機(jī)理和成像過(guò)程來(lái)看，其在幾何位置上存在畸變（Distortion），在輻射亮度值上也存在失真（Fuzzy）現(xiàn)象，因此不能直接使用購(gòu)買來(lái)的遙感影像，需要對(duì)其進(jìn)行幾何校正（Geometric Correction）和輻射校正（Radiometric Correct

16、ion）。 一、遙感圖像的幾何校正 1、遙感圖像幾何校正的原因： 從遙感成像過(guò)程分析，遙感圖像存在著幾何畸變（Geometric distortion），如圖像中心位置的一個(gè)像元代表的實(shí)際地面面積小于圖像邊緣的一個(gè)像元所代表的地面實(shí)際面積；地面上一條筆直的道路從影像上看可能是彎曲的，很多現(xiàn)象表明，遙感圖像上 存在幾何畸變，而這種畸變可以分為兩種類型：,系統(tǒng)性畸變（systematic distortion）和非系統(tǒng)性畸變 (Nonsystematic distortion) 前者是有規(guī)律的，是可以預(yù)測(cè)的，因此可以利用模擬遙感平臺(tái)及遙感器內(nèi)部變形的數(shù)學(xué)公式或模型來(lái)預(yù)測(cè)。比如前面提及的掃描畸變，即

17、掃描點(diǎn)由掃描線中心向兩側(cè)增大，一般形成的原始影像中間壓縮，兩邊拉伸，則根據(jù)遙感平臺(tái)的位置，使用的投影類型等可以計(jì)算出像元的幾何位移，從而實(shí)施改正。后者是無(wú)規(guī)律的，它與平臺(tái)高度，經(jīng)緯度，遙感平臺(tái)的速度及姿態(tài)等的不穩(wěn)定，地球曲率及空氣折射率改變有關(guān)詳見(jiàn)教材 P103-P106這種變形很難預(yù)測(cè)。,2、幾何校正的目的： 就是要糾正這些系統(tǒng)及非系統(tǒng)因素引起的圖像變形，從而實(shí)現(xiàn)與 標(biāo)準(zhǔn)圖像或地形圖（我們認(rèn)為地形圖的幾何位置是準(zhǔn)確的，盡管地形圖也存在一定的變形，但只要在一定的容差范圍內(nèi)就可以接受）的幾何整合。 3、有關(guān)幾何校正的幾個(gè)基本術(shù)語(yǔ)： （1）圖像配準(zhǔn)（Registration） 同一區(qū)域里一幅圖像（

18、基準(zhǔn)圖像）對(duì)另一幅圖像的校準(zhǔn)，以使兩幅圖像中的同名像元配準(zhǔn)。 如GIS中掃描地形圖的配準(zhǔn)、用配準(zhǔn)后的地形圖配遙感影像等。,（2）圖像糾正（Rectification） 借助于一組地面控制點(diǎn)，對(duì)一幅圖像進(jìn)行地理坐標(biāo)的校正。 這一過(guò)程又被稱為地理參照（Geo-referencing） （3）圖像地理編碼（Geo-Encoding） 是一種特殊的圖像糾正方式，把圖像糾正到一種統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的坐標(biāo)，以使GIS中的來(lái)自于不同傳感器的圖像和地圖能方便地進(jìn)行不同層之間的操作運(yùn)算和分析。 (4)圖像的正射投影糾正（ortho-rectification） 借助DEM對(duì)圖像中每個(gè)像元進(jìn)行地形變形的校正，使圖像符合正射

19、投影要求。,4、幾何校正的概念 是指采用特定的數(shù)學(xué)變換方程消除圖像中的幾何變形，產(chǎn)生一幅符合某種地圖投影或圖形表達(dá)要求的新圖像的技術(shù)過(guò)程，就稱為圖像的幾何校正。 基本原理：利用圖像坐標(biāo)和地面坐標(biāo)（另一圖像坐標(biāo)、地圖坐標(biāo)等）之間的數(shù)學(xué)關(guān)系，即輸入圖像和輸出圖像間的坐標(biāo)轉(zhuǎn)換關(guān)系實(shí)現(xiàn)。,5、幾何校正的兩個(gè)重要環(huán)節(jié) 一是實(shí)現(xiàn)像元的坐標(biāo)變換（Transform of Coordinates），即將畸變圖像坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)圖像空間（主要是地圖空間）坐標(biāo)，難點(diǎn)在于“轉(zhuǎn)換模型”如何確定與求解。 二是坐標(biāo)變換后實(shí)現(xiàn)像元值的重采樣（Resampling） 主要討論重采樣的算法:最鄰近點(diǎn)法（Nearest Neigh

20、bor）；雙向線性插值（Bilinear interpolation）；三次卷積法(Cubic convolution),6、像元坐標(biāo)變換原理 RS圖像的幾何變形由多種因素引起，其變化規(guī)律十分復(fù)雜，因此將RS圖像的總體變形可以 看成是平移（Translation）、旋轉(zhuǎn)（Rotation）、縮放（Scale）、仿射（Affine）、 偏扭（Twist）等基本變形及更高次的基本變形的“綜合作用”結(jié)果，所以它難以用一個(gè)嚴(yán)格 的數(shù)學(xué)方程來(lái)描述，但是這種變形規(guī)律總是有一個(gè)客觀存在的變換F來(lái)實(shí)施的，只是我們 不知道F的變換形式而已。數(shù)學(xué)上，泰勒展式是逼近任意復(fù)雜變換函數(shù)的有力工具，于是 我們就考慮用“多

21、項(xiàng)式”（Polynomial）來(lái)擬合（Simulation）或反演（Inversion） 這種圖像變形規(guī)律。對(duì)于系統(tǒng)性畸變由遙感地面接收站校正，用戶主要校正非系統(tǒng)性畸變,假設(shè)從（X，Y）到（x,y）的變換可用高次多項(xiàng)式擬合 x=a0+a1X+a2Y+a3XY+a4X2+a5Y2+a6X2Y+a7XY2+a8X3+a9Y3+ y=b0+b1X+b2Y+b3XY+b4X2+b5Y2+b6X2Y+b7XY2+b8X3+b9Y3+,現(xiàn)在的關(guān)鍵是：模型階數(shù)的確定及系數(shù)的求解 當(dāng)選用一次項(xiàng)糾正時(shí)，可以糾正圖像因平移、旋轉(zhuǎn)、比例、仿射等變形.。 當(dāng)選用二次項(xiàng)糾正時(shí)，可以糾正一次的所有誤差基礎(chǔ)上還可以改正二次

22、的非線性變形。 當(dāng)選用三次項(xiàng)或更高次的非線性模型時(shí)，可以糾正更高次的變形，但由此帶來(lái)的 計(jì)算量大增，同時(shí)模型可能變得不穩(wěn)定。,所以：絕大多數(shù)用戶都選用二次多項(xiàng)式就能滿足要求； 求解：二次項(xiàng)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方程，即解算其變換系數(shù)ai,bi(i=0,15),為求算二次多項(xiàng)式坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方程，通過(guò)按上圖所示選取GCP，共選取n個(gè)同名地物點(diǎn)， 用回歸的方法求取坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方程的系數(shù)，也就反演了坐標(biāo)變換規(guī)律。,在整幅圖內(nèi)均勻選取易于明顯定位的（xi,yi） (Xi,Yi) （i=1，2，n） n對(duì)同名地物點(diǎn)為控制點(diǎn)擬合如下坐標(biāo)轉(zhuǎn)換方程： x=a0+a1X+a2Y+a3XY+a4X2+a5Y2 y=b0+b1X+b2Y+

23、b3XY+b4X2+b5Y2 若n=6,這時(shí)可以求得唯一解； 當(dāng)n6時(shí)，用最小二乘法求解,7 像元灰度值的重采樣,糾正后的新圖像的每一個(gè)像元，根據(jù)變換函數(shù)，可以得到它在原始圖像上的位置。如果求得的位置為整數(shù)，則該位置處的像元灰度就是新圖像的灰度值。 如果位置不為整數(shù)，則有幾種方法： 1) 最近鄰法 2)雙線性內(nèi)插法 3）三次卷積法,幾何精糾正,灰度重采樣,1)最近鄰法：距離實(shí)際位置最近的像元的灰度值作為輸出圖像像元的灰度值；,幾何精校正,灰度重采樣,2）雙線性法：以實(shí)際位置臨近的4個(gè)像元值，確定輸出像元的灰度值。公式為：,幾何精校正,灰度重采樣,3）三次卷積法以實(shí)際位置臨近的16個(gè)像元值，確定

24、輸出像元的灰度值。公式為：,三次樣條函數(shù),sinc函數(shù),幾何精糾正,灰度重采樣,幾種采樣方法的優(yōu)缺點(diǎn)：,1）最近鄰法：計(jì)算簡(jiǎn)單，一般情況下可接受，灰度級(jí)細(xì)微變化，保留原始數(shù)據(jù)，但輸出圖像不連續(xù)。 2) 雙線性插值：計(jì)算量中等，效果較好，細(xì)節(jié)喪失，有模糊現(xiàn)象； 3)三次卷積法:計(jì)算量較大，但它可既避免了采用最近鄰近點(diǎn)法所帶來(lái)地物不連續(xù)的現(xiàn)象，以提供了比雙線性內(nèi)插法更加清晰的圖像，同時(shí)它也改變了初始圖像的灰度級(jí)。,幾何校正,總上所述：,校正的函數(shù)可有多種選擇：多項(xiàng)式方法、共線方程方法、隨機(jī)場(chǎng)內(nèi)插方法等等。其中多項(xiàng)式方法的應(yīng)用最為普遍。,幾何校正,1) 表征空間位置的可靠性，道路交叉點(diǎn)，標(biāo)志物，水域

25、的邊界，山頂，小島中心，機(jī)場(chǎng)等。 同名控制點(diǎn)要在圖像上均勻分布； 清楚辨認(rèn)； 數(shù)量應(yīng)當(dāng)超過(guò)多項(xiàng)式系數(shù)的個(gè)數(shù)（(n+1)*(n+2)/2）。當(dāng)控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)超過(guò)多項(xiàng)式的系數(shù)個(gè)數(shù)時(shí)，采用最小2乘法進(jìn)行系數(shù)的確定，使得到的系數(shù)最佳。,控制點(diǎn)的選擇原則:,二、遙感圖像的輻射校正(Radiometric Correction) 1、輻射校正的原因 由遙感成像過(guò)程的復(fù)雜性可知，傳感器接收到的電磁波能量包含3部分： a 太陽(yáng)輻射經(jīng)大氣衰減后照射到地表，經(jīng)地面反射后又經(jīng)大氣第二衰減進(jìn)入傳感器的能量 b 地面本身輻射的能量經(jīng)大氣后進(jìn)入傳感器的能量 c 大氣散射、反射和輻射的能量 傳感器輸出的能量還與傳感器的光譜響

26、應(yīng)系數(shù)有關(guān)，因此遙感圖像的輻射誤差主要包括： a 傳感器本身的性能引起的輻射誤差 b 地形影響和光照條件的變化引起的輻射誤差 c 大氣的散射和吸收引起的輻射誤差,二、遙感圖像的輻射校正 2、遙感圖像輻射校正的概念 是指消除或改正遙感圖像成像過(guò)程中附加在傳感器輸出的輻射能量中的各種噪聲的技術(shù)過(guò)程 3、遙感圖像輻射校正的方法 （1）光學(xué)鏡頭的非均勻性引起的邊緣減光現(xiàn)象的改正 在使用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)中，由于鏡頭光學(xué)特性的非均勻性，使其成像平面上存在著邊緣部分比中間部分暗的現(xiàn)象，稱為“邊緣減光”，原理如下圖所示：,如果光線以平行于主光軸的方向通過(guò)透鏡到達(dá)像平面O點(diǎn)的光強(qiáng)是E0，以與主光軸夾角的方向通過(guò)鏡

27、頭到達(dá)像平面P點(diǎn)的光強(qiáng)度為Ep，則 ，利用這一性質(zhì)進(jìn)行邊緣 減光現(xiàn)象造成的輻射畸變校正。,二、遙感圖像的輻射校正,3、遙感圖像輻射校正的方法 （2）光電變換系統(tǒng)的特性引起的輻射誤差校正 傳感器的光譜響應(yīng)特性和傳感器的輸出有直接的關(guān)系。在掃描方式的傳感器中，傳感器接收系統(tǒng)收集到的電磁波信號(hào)需經(jīng)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)變成電信號(hào)記錄下來(lái)，這個(gè)過(guò)程也會(huì)引起輻射量的誤差。由于這種光電變換系統(tǒng)的靈敏度特性通常有很高的重復(fù)性，所以定期地在地面測(cè)量其特性，根據(jù)測(cè)量值可以對(duì)其進(jìn)行輻射畸變校正。,3、遙感圖像輻射校正的方法（2）光電變換系統(tǒng)的特性引起的輻射誤差校正,已建立探測(cè)器的已知輻射值與作為量化結(jié)果輸出的DN值之間的關(guān)系： DN = GL+B 式中：DN傳感器記錄下的數(shù)字化值（Digital Number） G響應(yīng)函數(shù)的斜率（通道增益，Gain） L實(shí)測(cè)的光譜輻射量（整個(gè)通道的光譜帶寬） B響應(yīng)函數(shù)的截距（通道偏移量，Bias）,傳感器光譜線性響應(yīng)曲線,將上述光譜響應(yīng)曲線的兩個(gè)坐標(biāo)軸翻轉(zhuǎn)后寫(xiě)成：,只要傳感器校準(zhǔn)的Lma