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遥感影像的几何校正

图像校正主要是指辐射校正和几何校正。辐射校正包括传感器辐射校正、大气校正、照明校正遗迹条纹和斑点的判断和消除。几何校正是校正成像过程中引起的各种几何畸变,包括几何粗校正和几何精校正。几何粗校正是为了纠正畸变的原因。我们得到的卫星遥感数据通常是几何粗校正。几何精校正是利用地面控制点进行的几何校正。它使用数学模型接近描述遥感图像的几何畸变过程,并使用标准图像和畸变遥感图像之间的一些对应点(地面控制点数据)确定几个几何畸变模型,然后使用该模型进行几何畸变校正。这种校正不考虑畸变的具体原因,而只考虑如何使用畸变模型来校正遥感图像 因为几何校正后的图像可以用来提取精华的距离、多边形面积和方向,建立遥感提取的信息和地理信息系统(GIS)或空间决策支持系统(SDSS)其处理遥感数据,消除几何畸变是非常重要的。 遥感影像一般存在内部误差和外部误差,识别内外部误差源以及他们是系统误差还是随机误差非常重要。一般来说,内部误差引起的畸变通常是系统性的、可预测的,外部误差引起的畸变通常是随机的。系统误差通常比较容易改正,方法简单,而随机误差相对复杂,所以本文主要是讨论随机误差的几何校正。 内部误差引起的几何畸变主要包括:地球自转引起的偏差、扫描系统引起的标称地面分辨率变化、扫描系统一维投影差、扫描系统切向比变化。 对于地球自转引起的偏差,通常进行偏差校正,偏差校正就是将影像像幅中的像元向西做系统的位移调整,改正卫星传感器系统的角速度和地表线速度的相互作用。 扫描系统引起的标称地面分辨率变化主要是指亚轨道多光谱扫描系统。大多数科学家主要使用大多数科学家主要使用水平扫描数据·中央70%的区域(星下点左右35%)。 在星下曝光时,垂直航空摄影照片只有一个图像主点位于飞机正下方。这种透视几何关系使得所有高于周围地面的目标地物体都有不同程度的平面维护,从图像主点向外放射分布。这就导致了扫描系统的一维高程投影差。由于扫描镜旋转均匀,传感器扫描星下点的地理距离比图像边缘区域短,压缩了垂直于轨道方向的轴。离星下点的地面分辨率单元越远,图像压缩的比例越大,即图像比例畸变。然而,大多数商业数据提供商现在都会GPS安装在飞机上以获得准确的航线坐标,以纠正航空摄影MSS数据很有帮助。 遥感数据几何误差的主要外部因素是飞机或航天器在数据采集过程中的随机运动,主要包括高度变化、姿势变化(翻转、俯仰和偏航)。 在理想情况下,遥感系统与地面的飞行高度应保持不变,以保持图像比例尺沿飞行方向保持不变。然而,即使遥感系统与水平飞行高度保持不变,图像比例尺也会发生变化,这是由于地面的起伏(即地面将靠近或远离遥感系统)。图像中会有比例尺的变化,通常通过几何校正算法来减少这些影响。 卫星平台一般相对稳定,因为它们不受大气湍流或风的影响,但亚轨道飞机在收集遥感数据时会受到向上气流、向下气流、顶风、顺风和侧风的影响。即使遥感平台的高度保持不变,它也可能沿着三轴随机旋转,通常称为滚动、俯仰和偏航。 目前,许多商业遥感数据已经消除了大多数系统误差。除非单独处理,否则遥感图像中仍然存在非系统的随机误差,使图像不平面(即图像元不位于其正确的平面地图位置)。本文讨论了两种常见的几何校正方法:从图像到地图的校正,从图像到图像的匹配。 (1)从图像到地图的校正 从图像到地图的校正过程通常包括步骤:1.选择合适的基准平面图。.收集地面控制点.确定输入下像元坐标(行,列)=(x,y))与点对应的地图坐标之间的几何关系。通过地面控制点建立几何转换关系,然后校正或填充待校正输入图像的图像元坐标。这个过程被称为空间插入值。.确定图像元的亮度值。然而,输入图像元和输出图像元之间没有直接的对应关系。校正后的输出图像元需要填充一定的亮度值,但改像元格栅不仅仅落在规则的坐标上,因此校正后的输出图像元的亮度值必须通过某种方法来确定。这个过程被称为亮度插入值。 (2)从图像到图像的配置 从图像到图像的匹配是平移和旋转过程的结合。通过匹配两个图像中的同名点,在匹配后出现相同位置的图像。如果不需要使每个图像元都有一个固定的地图投影坐标,则可以使用投影坐标。 图像校正和配置的基本原理是相同的。它们之间的区别是:在从图像到地图的校正中,参考标准地图投影的地图,在从图像到图像的配置中,参考另一个场景图像。显然,如果使用了校正······十分有用。 当已知遥感图像的图像模型和相关辅助数据时,可以根据成像模型准确或近似准确地恢复图像上图像点的正确位置,然后得到校正图像。这种根据成像模型对遥感图像进行精确几何校正的方法称为严格的几何校正。如果应用程序要求不高,或缺乏辅助数据,无法确定成像模型中的参数,或者根本不知道图像几何类型,则可以使用假数学模型作为成像模型对图像进行几何校正。这种根据假数学模型对遥感图像近似几何进行校正的方法称为近似几何校正。在近似几何校正中,假数学模型应尽可能反映遥感图像的几何实现规律,否则无法达到理想的校正效果.

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标签: 影像传感器手

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