實(shí)習(xí)三地形圖的配準(zhǔn)實(shí)用教案

1、幾何幾何(j h)精糾正精糾正為什么要進(jìn)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(zhǔn)原理(yunl)第1頁(yè)/共23頁(yè)第一頁(yè)，共23頁(yè)。 數(shù)字圖象幾何糾正：通過計(jì)算機(jī)對(duì)離散結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像中的每一個(gè)像元逐個(gè)進(jìn)行糾正處理(chl)的方法。 這種方法能夠精確地改正動(dòng)態(tài)掃描圖像的誤差。 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)。 第2頁(yè)/共23頁(yè)第二頁(yè)，共23頁(yè)。直接糾正方法:從原始圖像，依次對(duì)每個(gè)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(duì)應(yīng)位置上。間接糾正法:從新圖像中依次每個(gè)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(yè)/共23頁(yè)第三頁(yè)，共23頁(yè)?；叶戎夭蓸?ci yn)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)(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(yè)/共23頁(yè)第四頁(yè)，共23頁(yè)。灰度重采樣(ci yn)1) 最近鄰法：距離實(shí)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(yè)/共23頁(yè)第五頁(yè)，共23頁(yè)?；叶戎夭蓸?ci yn)2）雙線性法：以實(shí)際位置臨近的4個(gè)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(yè)/共23頁(yè)第六頁(yè)，共23頁(yè)?；叶戎夭蓸?ci yn)3）三次卷積法以實(shí)際位置臨近的16個(gè)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(yè)/共23頁(yè)第七頁(yè)，共23頁(yè)?；叶戎夭蓸?ci yn)幾種采樣(ci yn)方法的優(yōu)缺點(diǎn)：1）最近鄰法：計(jì)

4、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)，這種方法最大可產(chǎn)生半個(gè)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(jì)算量中等，效果較好，細(xì)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(shí)別分類分析中，會(huì)引起一些問題；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(yè)/共23頁(yè)第八頁(yè)，共23頁(yè)?？偵纤觯?糾正的函數(shù)可有多種選擇：多項(xiàng)式方法、共線方程(fngchng)(fngchng)方法、隨機(jī)場(chǎng)內(nèi)插方法等等。其中

5、多項(xiàng)式方法的應(yīng)用最為普遍。 準(zhǔn)準(zhǔn)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(gè)個(gè)像像元元進(jìn)進(jìn)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(píng)評(píng)價(jià)價(jià) 第9頁(yè)/共23頁(yè)第九頁(yè)，共23頁(yè)。多項(xiàng)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(diǎn)的已知坐標(biāo)，解求多項(xiàng)式的系數(shù)，確定變換函數(shù)。然后講各個(gè)像元帶入多項(xiàng)式進(jìn)行計(jì)算，得到糾正后的坐標(biāo)。第10頁(yè)/共23頁(yè)第十頁(yè)，共23頁(yè)。1) 1) 表征空間位置的可靠性，道路交叉點(diǎn)，標(biāo)志物，水域表征空間位置的可靠性，道路交叉點(diǎn)，標(biāo)志物，水域的邊界，山頂，小島中心，機(jī)場(chǎng)等。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；同名控制點(diǎn)要在圖像上均勻分布；清楚清楚(qng chu)(qng chu)辨認(rèn)；

7、辨認(rèn)；數(shù)量應(yīng)當(dāng)超過多項(xiàng)式系數(shù)的個(gè)數(shù)（數(shù)量應(yīng)當(dāng)超過多項(xiàng)式系數(shù)的個(gè)數(shù)（(n+1)(n+1)* *(n+2)/2(n+2)/2）。當(dāng)）。當(dāng)控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)超過多項(xiàng)式的系數(shù)個(gè)數(shù)時(shí)，采用最小控制點(diǎn)的個(gè)數(shù)超過多項(xiàng)式的系數(shù)個(gè)數(shù)時(shí)，采用最小2 2乘乘法進(jìn)行系數(shù)的確定，使得到的系數(shù)最佳。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(xunz)原則:第11頁(yè)/共23頁(yè)第十一頁(yè)，共23頁(yè)。三、地形圖配準(zhǔn)操作步驟三、地形圖配準(zhǔn)操作步驟（一）單幅圖的配準(zhǔn)步驟 經(jīng)掃描后的地形圖，并沒有投影信息和坐標(biāo)系統(tǒng)，在ERDAS軟件下，利用公里格網(wǎng)或四個(gè)角點(diǎn)的經(jīng)緯度座標(biāo)給地形圖賦上投影和坐標(biāo)信息，建議利用公里格網(wǎng)點(diǎn)，因?yàn)?yn w

8、i)一幅地形圖的公里格網(wǎng)點(diǎn)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(yè)/共23頁(yè)第十二頁(yè)，共23頁(yè)。1、將掃描后的地形圖轉(zhuǎn)換為image格式、啟動(dòng)(qdng)配準(zhǔn)程序：Maindata preaprationimage geometric correction3、選擇要配準(zhǔn)的地形圖（從下窗口中選擇）第13頁(yè)/共23頁(yè)第十三頁(yè)，共23頁(yè)。4、選擇幾何校正模型 一般(ybn)選擇多項(xiàng)式變換模型（polynomial）；單幅圖多項(xiàng)式次方數(shù)可選1，兩幅圖多項(xiàng)式的次方數(shù)可數(shù)3或者3以上第14頁(yè)/共23頁(yè)第十四頁(yè)，共23頁(yè)。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(yè)/共23頁(yè)第十五頁(yè)，共23頁(yè)。第16頁(yè)/共23頁(yè)第十六頁(yè)，共23頁(yè)。在上圖中注意幾點(diǎn)：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(jì)算5)False easting:北半球填寫為50,000m(500公里(n l)其他不變第17頁(yè)/共23頁(yè)第十七頁(yè)，共23頁(yè)。、選擇(xunz

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