衛(wèi)星影像糾正

1、精選課件1 衛(wèi)星影像糾正衛(wèi)星影像糾正 精選課件2 一、一、了解衛(wèi)星影像糾正目的 二、二、分析衛(wèi)星影像變形的特點(diǎn) 三、三、衛(wèi)星影像糾正方法 四、四、衛(wèi)星影像正射糾正流程 精選課件3 一、一、了解衛(wèi)星影像糾正目的了解衛(wèi)星影像糾正目的 遙感影像內(nèi)容豐富、地表識(shí)別能力高， 如何實(shí)現(xiàn)豐富的遙感信息資源利用最大化 是當(dāng)今遙感技術(shù)研究、探索的前沿。成為 從事地球科學(xué)、國(guó)土規(guī)劃、資源環(huán)境、測(cè) 繪勘察、農(nóng)林水利等學(xué)科科學(xué)研究的基本 方法，在資源調(diào)查與規(guī)劃、環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià) 與監(jiān)測(cè)、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、測(cè)繪制圖和區(qū)域 開發(fā)等方面得到廣泛的應(yīng)用。 精選課件4 二、分析衛(wèi)星影像變形的特點(diǎn)二、分析衛(wèi)星影像變形的特點(diǎn) 遙感影像幾何

2、變形：遙感圖像上各地物 的幾何位置、形狀、尺寸、方位等特征與 在參照系統(tǒng)中的表達(dá)要求不一致，即說明 遙感圖像發(fā)生了幾何變形。遙感圖像的總 體變形是平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、偏扭、彎曲 及其他變形綜合作用的結(jié)果。 精選課件5 幾何畸變產(chǎn)生原因： 1、遙感器本身引起：因遙感器的結(jié)構(gòu)、 特性和工作方式引起。如透鏡的輻射和切 線方向畸變、透鏡的焦距誤差、透鏡的投 影面不正交、圖像的投影面不平、探測(cè)元 件排列不整齊、采樣速率不均勻、采樣時(shí) 刻有偏差、掃描鏡的掃描速度變化。 2、外部因素引起：遙感平臺(tái)位置和運(yùn)動(dòng) 狀態(tài)變化、地形起伏、地理表面曲率、大 氣折射、地理自轉(zhuǎn)。 3、處理過程中引起：傳輸、復(fù)制、光學(xué) 成像、

3、數(shù)字采樣。 精選課件6 幾何畸變可分為系統(tǒng)性畸變和隨機(jī)性畸變 系統(tǒng)性畸變：是指畸變一般有一定的規(guī)律性， 并且事先能夠預(yù)測(cè)，如掃描鏡的結(jié)構(gòu)方式和掃 描速度等。 隨機(jī)性畸變：是指不能事先預(yù)測(cè)其出現(xiàn)，帶 有隨機(jī)性質(zhì)的畸變，如地形起伏引起的像點(diǎn)位 移。 幾何校正就是要校正成像過程中所造成的各 種幾何畸變，可分為幾何粗校正和幾何精校正。 精選課件7 幾何粗校正：是針對(duì)引起畸變?cè)蚨M(jìn)行的 校正，這各畸變按照比較簡(jiǎn)單和相對(duì)固定的幾 何關(guān)系分布在圖像中，校正時(shí)需將傳感器原校 準(zhǔn)數(shù)據(jù)、遙感平臺(tái)的位置以及衛(wèi)星運(yùn)行姿態(tài)等 一系列測(cè)量數(shù)據(jù)代入理論校正公式即可。主要 校正系統(tǒng)畸變。 幾何精校正：是利用控制點(diǎn)進(jìn)行幾何校

4、正， 它利用畸變影像和參考影像之間的同名點(diǎn)來求 得一種畸變模形進(jìn)行幾何校正。這種校正不考 慮畸變的具體形成原因，只考慮如何利用畸變 模型來校正遙感影像。 精選課件8 三、衛(wèi)星影像糾正方法三、衛(wèi)星影像糾正方法 遙感圖像幾何糾正就是將含有畸變的圖像納入到某 種地圖投影。對(duì)于地面覆蓋范圍不大的區(qū)域一般以正 射投影方式使其改正到地球切平面上。 多項(xiàng)式模型：影像+GCP（XY），此方法最簡(jiǎn)單， 用來糾正平面變形，不考慮地面高差，適用于平坦地 區(qū)。需較多控制點(diǎn)。 有理函數(shù)模型：影像+GCP（XYZ）+DEM+RPC， 采用了多項(xiàng)式轉(zhuǎn)換系數(shù)，RPC是相機(jī)物理模型的模擬 表示，用來像方空間和物方空間的之間的關(guān)

5、系，同時(shí) 考慮了地面高程信息，可用于正射校正。適用于地形 高差變化地區(qū)，需適量控制點(diǎn)，通常用此模型糾正衛(wèi) 星影像。 參數(shù)模型：影像+GCP（XYZ）+DEM，基于衛(wèi)星 軌道、攝影測(cè)量、測(cè)地學(xué)和地圖學(xué)，模型反映了影像 獲取時(shí)的幾何物理狀態(tài)，用來糾正由于衛(wèi)星、傳感器、 地球和地圖投影引起的變形。需較少控制點(diǎn)，精度高。 精選課件9 四、衛(wèi)星影像正射糾正流程四、衛(wèi)星影像正射糾正流程 4.1資料準(zhǔn)備 4.2全色和多光譜影像配準(zhǔn)融合 4.3工程設(shè)置 4.4控制點(diǎn)選擇編輯 4.5中誤差統(tǒng)計(jì)和選擇影像糾正方式 4.6重采樣 4.7勻光勻色和影像拼接裁切 4.8質(zhì)量檢查 4.9成果提交 精選課件10 4.1資料

6、準(zhǔn)備資料準(zhǔn)備 了解衛(wèi)星基本情況 精選課件11 以高分二號(hào)衛(wèi)星影像為例以高分二號(hào)衛(wèi)星影像為例 4.1.1衛(wèi)星介紹 2014年8月19日11時(shí)15分，中國(guó)在太原 衛(wèi)星發(fā)射中心用長(zhǎng)征四號(hào)乙運(yùn)載火箭成 功發(fā)射高分二號(hào)遙感衛(wèi)星，衛(wèi)星順利進(jìn) 入預(yù)定軌道，分辨率優(yōu)于1米衛(wèi)星影像可 在遙感集市平臺(tái)中查詢到，同時(shí)還具有 高輻射精度、高定位精度和快速姿態(tài)機(jī) 動(dòng)能力等特點(diǎn)。標(biāo)志著中國(guó)遙感衛(wèi)星進(jìn) 入亞米級(jí)高分時(shí)代。高分二號(hào)衛(wèi)星主要 用戶是國(guó)土資源部、住建部、交通運(yùn)輸 部、林業(yè)局。 精選課件12 4.1.2衛(wèi)星主要參數(shù)信息 高分二號(hào)衛(wèi)星是一顆分辨優(yōu)于1米的民用光學(xué) 遙感衛(wèi)星，觀測(cè)幅寬達(dá)到45公里，全色與多光 譜影像的分

7、辨率分別為1米和4米。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的 全色影像分辨率達(dá)到0.8米，優(yōu)于標(biāo)定的1米分 辨率，但幅寬只有23公里，約為標(biāo)定幅寬的一 半。從數(shù)據(jù)產(chǎn)品角度分析，其數(shù)據(jù)組成與高分 一號(hào)衛(wèi)星類似。 4.1.3高分二號(hào)影像產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 1）GF-2衛(wèi)星數(shù)據(jù)文件名組織形式： 文件命名規(guī)則： 衛(wèi)星_傳感器_中心經(jīng)度_中心 緯度_采集時(shí)間_產(chǎn)品級(jí)別和產(chǎn)品號(hào)。 例如： GF2_PMS1_E104.3_N28.0_20150414_L1A00 00749498 其中1A為產(chǎn)品級(jí)別、749498為產(chǎn)品 號(hào)。 精選課件13 2）數(shù)據(jù)包組織說明 文件名-MSS1.jpg（4米多光譜瀏覽圖） 文件名-MSS1.rpb（4米多光譜RP

8、C參數(shù)） 文件名-MSS1.tiff（4米多光譜影像數(shù)據(jù)） 文件名-MSS1.xml（4米多光譜輔助文件） 文件名-MSS1 _thumb.jpg（4米多光譜拇指圖） 文件名-PAN1.jpg（1米全色瀏覽圖） 文件名-PAN1.rpb（1米全色RPC參數(shù)） 文件名-PAN1.tiff（1米全色影像數(shù)據(jù)） 文件名-PAN1.xml（1米全色輔助文件） 文件名-PAN1 _thumb.jpg（1米全色拇指圖） 精選課件14 高分二號(hào)衛(wèi)星與高分一號(hào)衛(wèi)星的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)一 致，全色與多光譜影像在同一文件夾中，全色 與多光譜影像通過后綴名PAN和MSS進(jìn)行區(qū)分， 影像體格式為tiff，對(duì)應(yīng)的RPC模型以.r

9、pb形式 存在。RPC與RPB通過文本方式打開可以發(fā)現(xiàn)， 其內(nèi)容和含義是完全一致的，只是在格式寫法 上略有不同。在主要的遙感影像處理軟件中， 均支持高分二號(hào)衛(wèi)星影像的RPC模型。比如 PCI軟件選用Rational Function選項(xiàng)；ERDAS 軟件中選用QuickBird模型。 精選課件15 4.1.4基礎(chǔ)資料 根據(jù)項(xiàng)目需求，提供的基礎(chǔ)資料一般包含： 基準(zhǔn)影像（獲取2D坐標(biāo)） 線劃圖（獲取2D坐標(biāo)） 控制點(diǎn)（獲取3D坐標(biāo)） DEM（獲取Z坐標(biāo)） 范圍線 精選課件16 4.2全色和多光譜影像融合全色和多光譜影像融合 通過分析衛(wèi)星影像資料，如果全色影像與多光譜影 像是同時(shí)獲取，則直接進(jìn)行融合

10、，效率高；如果不是 同時(shí)獲取則多光譜與全色影像進(jìn)行配準(zhǔn)后再融合，或 分別進(jìn)行糾正后再配準(zhǔn)融合（效率低）。 融合的方法有多種，各有優(yōu)缺點(diǎn)，根據(jù)需要選擇適 當(dāng)?shù)姆椒纯?。有很多相關(guān)融合比較的論文可以參考。 IHS：通道替換，Intensity，Hue， Saturation，分別 表示亮度或強(qiáng)度（I）、色調(diào)（H）和飽和度（S） HPF：高通濾波 Gram-Schmidt：正交矩陣 Pansharp：全色增強(qiáng)融合算法 PCA：主成分分析法 Wavelet：小波變換 Multiplicative: 乘積變換 Brovey Transform:比值變換 精選課件17 全色影像 多光譜影像 融合后影像 精

11、選課件18 4.3工程設(shè)置工程設(shè)置 根據(jù)所用軟件設(shè)置好各初始數(shù)據(jù)。 項(xiàng)目名稱 投影方式 參數(shù)模型 RPC 控制點(diǎn) 基礎(chǔ)影像 DEM等 精選課件19 4.4控制點(diǎn)選擇編輯控制點(diǎn)選擇編輯 選擇控制點(diǎn)時(shí)注意選在有特征的地方、均勻分布。 1）平緩田塊交叉處 2）道路拐角或交叉口 3）橋兩頭 4）山頂裸露石頭等 5）不要選在建筑物頂部（有較大投影差） 6）不可選在汽車（可移動(dòng)物體）上。 平面坐標(biāo)從基準(zhǔn)數(shù)據(jù)上獲取，高程坐標(biāo)從DEM上獲取。 精選課件20 4.5中誤差統(tǒng)計(jì)和選擇影像糾正方式中誤差統(tǒng)計(jì)和選擇影像糾正方式 控制點(diǎn)添加過程中可實(shí)時(shí)計(jì)算中誤差、殘差， 評(píng)價(jià)所有控制點(diǎn)的中誤差，選擇最優(yōu)幾何模型， （一

12、階、二階、三階、樣條、三角網(wǎng)等）多項(xiàng)式 模型、有理函數(shù)模型或參數(shù)模型進(jìn)行幾何校正。 如中誤差超限，增加控制點(diǎn)或改變糾正模型。若 滿足項(xiàng)目精度要求，則數(shù)據(jù)糾正完成。否則需再 次糾正，直至符合要求為止。 一般待糾正影像GCP與基準(zhǔn)影像上同名點(diǎn)中誤 差小于一個(gè)像素。 精選課件21 4.6重采樣重采樣 重采樣常用三種方法：鄰近點(diǎn)插值法 (Nearest Neighbor) 、雙線性插值法 (Bilinear Interpolation) 、立 方卷積插值法 (Cubic convolution), 通常采用雙線性插 值法進(jìn)行重采樣。 精選課件22 4.7勻光勻色和影像拼接裁切勻光勻色和影像拼接裁切 拼接前先作勻光勻色，消除影像內(nèi)暈光，減少拼接后 相鄰影像的色調(diào)差異。 勻光方法有：自適應(yīng)模板法、頻率域勻光法、色彩自動(dòng) 調(diào)節(jié)法、小波低通濾波法。 勻色方法有：均值方差匹配法、直方圖匹配法、測(cè)區(qū)全 局匹配法。 設(shè)置羽化距離，使拼接更自然。也可用PHOTOSHOP 插件導(dǎo)入糾正好的影像進(jìn)行調(diào)色和拼接，拼接完成后，根 據(jù)所需圖幅的范圍裁切。 精選課件23 勻光勻色前鑲嵌影像 勻光勻色后鑲嵌影像 精選課件24 4.8質(zhì)量檢查質(zhì)量檢查 按項(xiàng)目要求對(duì)成果質(zhì)量進(jìn)行評(píng)定。 影像精度檢查：成果影像和基準(zhǔn)數(shù)據(jù)套合進(jìn)行精度檢 查，線狀地物對(duì)比平地