實習三地形圖的配準實用教案

1、幾何幾何(j h)精糾正精糾正為什么要進行幾何(j h)精糾正：遙感器本身引起的畸變 外部因素引起的畸變 處理過程中引起的畸變 二、地形圖配準原理(yunl)第1頁/共23頁第一頁，共23頁。 數(shù)字圖象幾何糾正：通過計算機對離散結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像中的每一個像元逐個進行糾正處理(chl)的方法。 這種方法能夠精確地改正動態(tài)掃描圖像的誤差。 基本原理：利用圖像坐標和地面坐標（另一圖像坐標、地圖坐標等）之間的數(shù)學關(guān)系，即輸入圖像和輸出圖像間的坐標轉(zhuǎn)換關(guān)系實現(xiàn)。 第2頁/共23頁第二頁，共23頁。直接糾正方法:從原始圖像，依次對每個像元根據(jù)變換函數(shù)(hnsh) F（），求得它在新圖像中的位置。并將灰度值付

2、給新圖像的對應位置上。間接糾正法:從新圖像中依次每個像元，根據(jù)變換函數(shù)(hnsh) f () 找到它在原始圖像中的位置，并將圖像的灰度值賦予新圖像的像元。第3頁/共23頁第三頁，共23頁?；叶戎夭蓸?ci yn)糾正后的新圖像的每一個像元，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)(zhngsh)，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)(zhngsh)，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 第4頁/共23頁第四頁，共23頁?；叶戎夭蓸?ci yn)1) 最近鄰法：距離實際(shj)位置最近的像元的灰度值作為輸出圖像像元的灰度值；第

3、5頁/共23頁第五頁，共23頁。灰度重采樣(ci yn)2）雙線性法：以實際位置臨近的4個像元值，確定(qudng)輸出像元的灰度值。公式為： 4141432144332211,iiiiinmpgpppppgpgpgpgpg）（ G2 G3 G4 G1 第6頁/共23頁第六頁，共23頁?；叶戎夭蓸?ci yn)3）三次卷積法以實際位置臨近的16個像元值，確定(qudng)輸出像元的灰度值。公式為： 161161,iiiiinmpgpg）（ PSF 三次(sn c)樣條函數(shù) sinc函數(shù)第7頁/共23頁第七頁，共23頁。灰度重采樣(ci yn)幾種采樣(ci yn)方法的優(yōu)缺點：1）最近鄰法：計

4、算簡單，一般情況下可接受，灰度級細微變化，保留原始數(shù)據(jù)，這種方法最大可產(chǎn)生半個像元的位置偏移，可能造成輸出圖像中某些地物(dw)不連續(xù)。2) 雙線性插值：計算量中等，效果較好，細節(jié)喪失，具有平均化的濾波效果，邊緣受到平滑作用，原來的像元值等到破壞，在以后的波譜識別分類分析中，會引起一些問題；3)三次卷積法:計算量較大，但它可既避免了采用最近鄰近點法所帶來地物(dw)不連續(xù)的現(xiàn)象，提供了比雙線性內(nèi)插法更加清晰的圖像，具有均衡化和清晰化的效果。第8頁/共23頁第八頁，共23頁?？偵纤觯?糾正的函數(shù)可有多種選擇：多項式方法、共線方程(fngchng)(fngchng)方法、隨機場內(nèi)插方法等等。其中

5、多項式方法的應用最為普遍。 準準備備 工工作作 輸輸入入原原始始圖圖象象 建建立立糾糾正正函函數(shù)數(shù) 確確定定輸輸出出圖圖象象的的范范圍圍 逐逐個個像像元元進進行行幾幾何何變變化化 灰灰度度的的重重采采樣樣 輸輸出出糾糾正正后后的的圖圖象象 效效果果 評評價價 第9頁/共23頁第九頁，共23頁。多項式糾正的基本思想：圖像的變性規(guī)律可以看作是平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、仿射、偏扭、彎曲(wnq)等形變的合成。一般的公式為： .54321022),(iiiiiiiixiYcXcYXcYcXccYXfx.54321022),(iiiiiiiiyiYdXdYXdYdXddYXfy.54321022),(iiiii

6、iiixiycxcyxcycxccyxFX.54321022),(iiiiiiiiyiydxdyxdydxddyxFY2) 直接(zhji)法 1) 間接(jin ji)法 利用有限的控制點的已知坐標，解求多項式的系數(shù)，確定變換函數(shù)。然后講各個像元帶入多項式進行計算，得到糾正后的坐標。第10頁/共23頁第十頁，共23頁。1) 1) 表征空間位置的可靠性，道路交叉點，標志物，水域表征空間位置的可靠性，道路交叉點，標志物，水域的邊界，山頂，小島中心，機場等。的邊界，山頂，小島中心，機場等。同名控制點要在圖像上均勻分布；同名控制點要在圖像上均勻分布；清楚清楚(qng chu)(qng chu)辨認；

7、辨認；數(shù)量應當超過多項式系數(shù)的個數(shù)（數(shù)量應當超過多項式系數(shù)的個數(shù)（(n+1)(n+1)* *(n+2)/2(n+2)/2）。當）。當控制點的個數(shù)超過多項式的系數(shù)個數(shù)時，采用最小控制點的個數(shù)超過多項式的系數(shù)個數(shù)時，采用最小2 2乘乘法進行系數(shù)的確定，使得到的系數(shù)最佳。法進行系數(shù)的確定，使得到的系數(shù)最佳。 控制點的選擇(xunz)原則:第11頁/共23頁第十一頁，共23頁。三、地形圖配準操作步驟三、地形圖配準操作步驟（一）單幅圖的配準步驟 經(jīng)掃描后的地形圖，并沒有投影信息和坐標系統(tǒng)，在ERDAS軟件下，利用公里格網(wǎng)或四個角點的經(jīng)緯度座標給地形圖賦上投影和坐標信息，建議利用公里格網(wǎng)點，因為(yn w

8、i)一幅地形圖的公里格網(wǎng)點較多，可以很好的糾正由于紙張變形，掃描等引起的誤差。第12頁/共23頁第十二頁，共23頁。1、將掃描后的地形圖轉(zhuǎn)換為image格式、啟動(qdng)配準程序：Maindata preaprationimage geometric correction3、選擇要配準的地形圖（從下窗口中選擇）第13頁/共23頁第十三頁，共23頁。4、選擇幾何校正模型 一般(ybn)選擇多項式變換模型（polynomial）；單幅圖多項式次方數(shù)可選1，兩幅圖多項式的次方數(shù)可數(shù)3或者3以上第14頁/共23頁第十四頁，共23頁。5、選擇投影類型、填寫(tinxi)投影參數(shù)在上圖中選擇(xunz

9、)add/change projection第15頁/共23頁第十五頁，共23頁。第16頁/共23頁第十六頁，共23頁。在上圖中注意幾點：1）projection type:選擇transverse mercator2)Spheroid name和datum:都選擇:krasovsky3)Scale factor at central meridian:選擇1.0004)Longitude of central meridian:中央子午線的經(jīng)度需要計算5)False easting:北半球填寫為50,000m(500公里(n l)其他不變第17頁/共23頁第十七頁，共23頁。、選擇(xunz

10、)幾何校正采點模式 1）單擊set projection GCP tool第18頁/共23頁第十八頁，共23頁。2)單幅圖的配準選擇通過鍵盤方式(fngsh)輸入控制點：即keyboard only 兩幅圖的配準選擇exsiting viewer,即用一幅有坐標的圖給另一幅沒有坐標的圖賦予坐標單位選擇米、在圖中選點，在此X residual 和Y residual第19頁/共23頁第十九頁，共23頁。輸入坐標值，注意輸入的單位為要換算成米，如圖上的坐標為(19757,3571)，其中19757中19是帶號，所以輸入值為757000,3571應輸入3571000（單位為米）8、再采集其他控制點 最少控制點的個數(shù)可按下列公式計算：(t+1)*(t+2)/2，當次方數(shù)為時最少需要個控制點，次方需要個控制點，次方需要個控制點。 當輸入3個控制點后（本次實習），每采集一個地面控制點，系統(tǒng)(xtng)自動產(chǎn)生一個ref.gcp第20頁/共23頁第二十頁，共23頁。9、其他知識：x residual y和 residual分別表示單個GCP控制點的X、Y殘差， RMS error 和contribution是單個GCP的RMS誤差(wch)和貢獻率。 一般要求配準誤差(wch)不超過一個像元，即從配準圖上可以看出總誤差(wch)大小第21頁/共23頁第二十一頁，共23