試驗(yàn)三幾何校正與正射校正

1、實(shí)驗(yàn)三幾何校正與正射校正實(shí)驗(yàn)三幾何校正與正射校正一、實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c要求1掌握ENVI提供的兩種幾何校正方法：圖像-圖像配準(zhǔn)、圖像-地圖配準(zhǔn)2掌握ENVI環(huán)境下利用有理多項(xiàng)式系數(shù)模型進(jìn)行正射校正的方法。二、實(shí)驗(yàn)材料與數(shù)據(jù) （一）幾何校正文件描述bldr_sp.img (.hdr)Boulder具有地理坐標(biāo)的SPOT圖像bldr_tm.img (.hdr)Boulder不具有地理坐標(biāo)的 TM圖像bldr_tm.pts用于TM-SPOT圖像-圖像校正的地面控制點(diǎn)bldrtm_m.pts用于TM圖像 圖像-地圖校正的地面控制點(diǎn)bldr_rd.dlgBoulder道路數(shù)字線劃圖（DLG）生成的文件bldr_

2、tm1.wrp (.hdr)圖像-圖像結(jié)果圖像：RST和最鄰近點(diǎn)法bldr_tm2.wrp (.hdr)圖像-圖像結(jié)果圖像：RST和雙線性內(nèi)插法bldr_tm3.wrp (.hdr)圖像-圖像結(jié)果圖像：RST和三次卷積法bldr_tm4.wrp (.hdr)圖像-圖像結(jié)果圖像：1次多項(xiàng)式和三次卷積法bldr_tm5.wrp (.hdr)圖像-圖像結(jié)果圖像：Delaunay三角網(wǎng)和三次卷積法bldrtm_m.img (.hdr)圖像-地圖結(jié)果圖像：RST和三次卷積法bldrtmsp.img (.hdr)Boulder地區(qū)TM/SPOT HSV變換融合圖像，空間分辨率為10m（二）正射校正文件描述

3、conus_usgs.demUSGS DEMpo_101515_metadata.txtIKONOS 圖像元數(shù)據(jù)po_101515_pan_0000000_rpc.txt包含有理多項(xiàng)式參數(shù)的文本文件po_101515_pan_0000000.tfw包含地理參照信息的 TIFF world 文件po_101515_pan_0000000.tif (.hdr)TIFF格式的IKONOS圖像文件、實(shí)驗(yàn)方法與步驟（一）幾何校正查看參考圖像信息1打開和顯示參考圖像從 ENVI 主菜單欄選擇 File Open Image File選擇文件 bldr_sp.img,單擊 Open，出現(xiàn) Available

4、 Bands List。從 Available Bands List 中，選擇 Georeferenced SPOT，單擊 Load Band。2在ENVI頭文件中查看地圖信息營 Edil Map Information從 Available Bands List 中，右鍵點(diǎn)擊 Map Info 圖標(biāo)，選擇 Edit Map Information ,出 現(xiàn)Edit Map Information 對話框，該對話 框列出了圖像的基本地圖信息。點(diǎn)擊切換按鈕可以改變圖像的投影(Change Project)或進(jìn)行度分秒表示方式的切換。點(diǎn)擊 E 按鈕，然后點(diǎn)擊DDEG或DMS進(jìn)行度分秒表示方式的切換

5、。單擊 Cancel，退出 Edit Map Information對話框。3顯示光標(biāo)位置和像素值從ENVI主菜單或圖像窗口主菜單選擇Window Cursor Location/Value ,出現(xiàn) cursor location and value對話框。在圖像窗 口中雙擊也可以打開該對話框。在圖像窗口、滾動窗口或放大窗口中移動鼠 標(biāo)，在cursor location and value對話框中觀 察其中的數(shù)值隨鼠標(biāo)移動而產(chǎn)生的變化。不要關(guān)閉圖像，繼續(xù)下面的操作。Image Coordinate of Tie PontI mageX 11IJQOOImage Y |l金Map Cooidin

6、ate of I ie FninlJ Pg|.叮隊(duì)無值13肱出|Datum: North America 1927468034.0000E Change Froj |44479.M0 NMeters一PiwelSise and RotationX Fi神 SE11 口 OQi（X）Q00M ete障Y Pi好I Sim MebersMdp Roktian |0.OWWO牛K Cancel dea圖像到圖像的配準(zhǔn)1打開TM圖像從ENVI主菜單欄中選擇 FileOpen Image File選擇文件bldr_tm.img，單擊Open，出現(xiàn)Available Bands List, TM圖像自動以

7、RGB合 成圖像顯示。2顯示光標(biāo)位置和價(jià)值在圖像窗口中雙擊以顯示 cursor location and value對話框。在圖像窗口、滾動窗口或放大窗口中移動鼠標(biāo)，在cursor location and value對話框中觀察其中的數(shù)值隨鼠標(biāo)移動而產(chǎn)生的變化。比較當(dāng)鼠標(biāo)位于SPOT窗口和TM窗口時(shí)，該對話框中數(shù)值的異同。3啟動圖像配準(zhǔn)和導(dǎo)入地面控制點(diǎn)從 ENVI 主菜單欄，選擇 Map Registration Select GCPs: Image to Imaged現(xiàn) Image to Image Registration 對話框。在Base Image欄，選擇 Display # 1

8、（SPOT圖像）,在 Warp Image 欄，選擇 Display# 2 （TM圖像）。單擊 OK，彈出 Ground Control Points Selection 對話框。第8頁共8頁將鼠標(biāo)分別放在兩幅圖像的同名點(diǎn)上來增加單個(gè)地面控制點(diǎn)。在 Base X中輸入753, Y中輸入826,每輸入一個(gè)值按一下回車鍵。在Warp X中輸入331, Y中輸入433。檢查兩個(gè)縮放窗口的位置，如果需要可以在適當(dāng)?shù)奈恢脝螕糇箧I更改控制點(diǎn)的位置。在Ground Control Points Selection 對話框中，單擊Add Point增加新的控制點(diǎn)，單擊Show List可以查看GCP列表?？刂?/p>

9、點(diǎn)達(dá)到4個(gè)時(shí)開始報(bào)告RMS彳(ironnd Cnntrnl Poinfs Selection 匚i XFife C1 prions I 力導(dǎo)Wa p" 1nn都網(wǎng) List RMSErioi.MWBase刈頑廠 萱丫 1叫00Ad i Point Numb«r cA S dwcisd Pobls1、/ *Tte PraJM txjflton a predkton of rew<n tlbe cu lsi'A nctfeLError。從Ground Control Points Selection 對話框菜單欄，選擇 OptionsClear All Point

10、s可以清除所有地面控制點(diǎn)。從Ground Control Points Selection 對話框菜單欄，選擇 File Restore GCPs fromASCII，可以從文本文件中獲取 GCP。選擇文件bldr_tm.pts，單擊Open，以前保存的GCP參數(shù)被加載到對話框。在顯示SPOT圖像的窗口將鼠標(biāo)移動到一個(gè)新的位置，點(diǎn)擊Predict按鈕將顯示TM圖像窗口中的鼠標(biāo)移動到一個(gè)與 SPOT圖像向匹配的位置。4控制點(diǎn)操作Image to Image GCP List對話框給出了對 GCP的一些基本操作。453.00DeleteUpdateClirkjna t*ie Delete butt

11、on emovis a GCF horn the listFile OptionsBaseX Ease Y WarpiXWarpY Piedict>： Predict YError X Error Y RMS5S2.G377420.751 E330.338930079105000433,00201 000 7519 <1.00111 0.7100 8975 537 2477 4) 5590 J11531 PtniKifwig the cwr lucotiowT n the Zocm vu ndciv and ： clicking the Update button updates

12、the seleetec GCP to i thecuniemtcuiiscn iwations, .Hid出 |420.00351.00300,出432.9335200.9478233 5443/Ricking on Hie On/Off buttwi in the "mage tc Image SCP List dialog removes selectee GCPs 'remtofKideratlon in the Warp model and RMS cacuiatiocs- These GCPs ae not actualM deleted, just diwega

13、rOed, and CSO be tggl&dV bark an uang the On / Off button.Image to Image GCP ListD.63770.9B58人0.06650.06650.05220.73270.45571.00ES.2477070400115670 2205D.30231.CM320.52470.3937V5校正圖像可以只校正目前顯示的波段，也可以校正包括多個(gè)波段的圖像文件。本實(shí)驗(yàn)是校正顯示的波段。從Ground Control Points Selection 對話框菜單欄，選擇 Options Warp DisplayedBand,彈出

14、 Registration Parameters 對話框。在Method T拉菜單中，選擇 RST。在Resampling下拉菜單中，選擇 Nearest Neighbor。在Enter Output Filename欄輸入bldr_tm1.wrp，單擊OK進(jìn)行校正，校正結(jié)束后，校正后的圖像自動出現(xiàn)在 Available Bands List中。從Ground Control Points Selection 對話框菜單欄，選擇 Options Warp DisplayedBand,彈出 Registration Parameters 對話框。在Method T拉菜單中，選擇 RST。在Res

15、ampling下拉菜單中，選擇 Bilinear。在Enter Output Filename欄輸入bldr_tm2.wrp，單擊OK進(jìn)行校正，校正結(jié)束后，校正 后的圖像自動出現(xiàn)在 Available Bands List中。重復(fù)上述步驟：在MethodT拉菜單中，選擇RST,在ResamplingT拉菜單中，選擇CubicConvolution，在 Enter Output Filename 欄輸入 bldr_tm3.wrp 。在Method T拉菜單中，選擇 Polynomial,在ResamplingT拉菜單中，選擇 Cubic Convolution，在 Enter Output Fi

16、lenam e欄輸入 bldr_tm4.wrp 。在Method T拉菜單中，選擇 Triangulation，在ResamplingT拉菜單中，選擇 Cubic Convolution，在 Enter Output Filename 欄輸入 bldr_tm5.wrp 。6比較校正結(jié)果在Available Bands List中，選擇bldr_tm.img，在菜單欄中選擇 File Close在隨后出現(xiàn)的警告對話框中選擇 Yes,關(guān)閉所選擇的圖像。在Available Bands List中，選擇bldr_tm1.wrp文件，單擊 Display #下拉式按鈕，選擇 New Display，單

17、擊 Load Band。在圖像窗口右擊，選擇 Link Displays，彈出Link Displays對話框。點(diǎn)擊OK,鏈接顯示SPOT圖像和配準(zhǔn)后的TM圖像。在TM圖像窗口點(diǎn)擊左鍵觀察 SPOT和TM圖像的動態(tài)連接。加載bldr_tm2.wrp和bldr_tm3.wrp到新的圖像窗口，使用圖像連接和動態(tài)覆蓋比較三種 不同采樣方法(最鄰近點(diǎn)法、雙線性內(nèi)插法和三次卷積法)得到的校正圖像。關(guān)閉 bldr_tm1.wrp 和 bldr_tm2.wrp 。加載bldr_tm4.wrp和bldr_tm5.wrp到新的圖像窗口，使用圖像鏈接和動態(tài)覆蓋與bldr_tm3.wrp進(jìn)行比較。這是三種不同校正方

18、法(RST、多項(xiàng)式法和Delaunay三角網(wǎng)法)得到的校正圖像。圖像-地圖配準(zhǔn)圖像-地圖配準(zhǔn)里與圖像-圖像配準(zhǔn)相同的步驟不再敘述。參考地圖是經(jīng)過地理配準(zhǔn)后的SPOT圖像和數(shù)字線劃圖(DLG)，待配準(zhǔn)的是TM圖像。1打開和顯示SPOT圖像文件從 ENVI 主菜單欄選擇 File Open Image File選擇文件 bldr_sp.img，單擊 Open，出現(xiàn) Available Bands List。選擇 bldr_sp.img 下的 Georeferenced SPOT，單擊 Load Band。 已經(jīng)地理配準(zhǔn)的 SPOT 圖像顯示在圖像窗口。2打開和顯示TM圖像文件從 ENVI 主菜單欄

19、選擇 File Open Image File選擇文件bldr_tm.img，然后單擊Open , TM RGB合成圖像自動加載到新的圖像窗口。3選擇圖像-地圖配準(zhǔn)、導(dǎo)入控制點(diǎn)從ENVI 主菜單欄選擇 Map Registration Select GCPs: ImageMap,彈出 Image to Map Registration 對話框。從Display # 1下拉菜單中，選擇Display # 2，將TM圖像(Display # 2)校正到與SPOT 圖像相同的地理空間。選擇UTM投影，13帶，X/Y Pixel Size欄中輸入10.0。SPOT圖像的空間分辨率為10 m。單擊 OK

20、，彈出 Ground Control Points Selection 對話框。從Ground Control Points Selection 對話框菜單欄中選擇 File Restore GCPs from ASCII。選擇文件bldrtm_m.pts，單擊Open ,以前保存的地面控制點(diǎn)導(dǎo)入到對話框。在 Ground Control Points Selection 對話框中，單擊 Show List,彈出 Image to Map GCPList對話框，檢查坐標(biāo)系統(tǒng)、實(shí)際和預(yù)測圖像坐標(biāo)、RMS誤差。4使用欠量圖(DLG)增加控制點(diǎn)從ENVI主菜單欄選 擇File r Open Vect

21、or File。從Files of type下拉菜單中， 選擇 USGS DLG。選擇文件 bldr_rd.dlg ,單擊 Open,彈出 Import V ector Files Parameters 對話框。在 Import Vector Files Parameters對話框中，單擊 Memory按鈕，單擊 OK讀取 DLG數(shù)據(jù)。選擇文件 ROADS AND TRAILS: BOULDER, CO ,單 擊 Load Selected o選擇 Display # 1,單擊 OK , 彈 出 Vector Parameters: Cursor Query 對話框。返回Load Vector

22、對話框（從 Available Vectors List對話框中，選擇文件 ROADS AND TRAILS: BOULDER, CO ，單擊 Load Selected）。選擇New Vector Window，單擊OK,加載的矢量文件顯示在一個(gè)新的矢量窗口。在矢量窗口單擊并拖動鼠標(biāo)激活十字絲光標(biāo)，光標(biāo)所在位置的地圖坐標(biāo)信息顯示在矢量窗口的底部。從TM圖像顯示窗口菜單欄，選擇Tool Pixel Locator o在Sample欄輸入402,在Line欄輸入418,點(diǎn)擊Apply,將鼠標(biāo)移到道路交叉口。在矢量窗口中將光標(biāo)移動到道路交叉口( 477593.74, 4433240.0)或(40d

23、 3m 3s N, -105d15m 45s W),單擊左鍵并拖動鼠標(biāo)，當(dāng)十字絲光標(biāo)外的圓圈完全蓋住該道路交叉口時(shí)松開鼠標(biāo)，在矢量窗口右擊，選擇Export Map Location，將改點(diǎn)的坐標(biāo)加到GroundControl Points Selection 對話框。在 Ground Control Points Selection 對話框中，單擊 Add Point ,添加 map-coordinate/image像素對，并觀察 RMS誤差的變化。5校正：RST和三次卷積法從 Ground Control Points Selection 對話框菜單欄，選擇 Options Wap Fil

24、e ,彈出 InputWarp Image 對話框。選擇文件 bldr_tm.img，單擊 OK，選中 TM 圖像的 6個(gè)波段，彈出 RegistrationParameters 對話框。在Method下拉菜單中，選擇 RST。在 Resampling T拉菜單中，選擇 Cubic Convolution o在 Background 欄輸入 255。在Enter Output Filename 欄輸入bldrtm_m.img ,單擊OK進(jìn)行校正，校正結(jié)束后，校 正后的圖像自動出現(xiàn)在Available Bands List中。6顯示和評價(jià)結(jié)果從 ENVI 主菜單欄選擇 File Open Ima

25、ge File選擇文件 bldr_sp.img,單擊 Open，出現(xiàn) Available Bands List。在 Available Bands List 中，選擇文件 Georeferenced SPOT,單擊 Display 蘋下拉式按鈕，選擇 New Display o單擊Load Band將加載SPOT圖像加載到一個(gè)新的圖像窗口。比較圖像的幾何特征和大小。從Ground Control Points Selection對話框菜單欄中選擇 File Close關(guān)閉該對話框， 此時(shí)可以選擇是否保存地面控制點(diǎn)。（二）正射校正有理多項(xiàng)式系數(shù)（Rational Polynomial Coeff

26、icients）與正射校正正射校正主要用來消除由于地形、攝影幾何和傳感器導(dǎo)致的幾何畸變，正射校正后的 圖像具有精確的空間位置， 全幅圖像具有統(tǒng)一的比例尺， 可以象地形圖一樣進(jìn)行測量和定位, 從而成為GIS重要的數(shù)據(jù)源。ENVI的正射校正模塊主要用于對推帚式掃描成像傳感器獲得的圖像（目前主要是ASTER、IKONOS, OrbView-3, QuickBird, SPOT 和 CARTOSAT-1 等）運(yùn)用 RPC模型進(jìn)行校正。這些傳感器獲取的數(shù)據(jù)里包含有一個(gè)從星歷表產(chǎn)生的輔助RPC文件，ENVI就是利用這個(gè)文件來進(jìn)行正射校正的。一個(gè)RPC文件一般包括下列內(nèi)容：圖像數(shù)據(jù)RPC模型（SPOT圖像也

27、可以沒有）高程信息平均海平面和大地水準(zhǔn)面的偏移如果原始圖像缺少精確的地理位置信息，則必須計(jì)算粗略的地表位置信息為 RPC變換提供位置基準(zhǔn)。對IKONOS圖像進(jìn)行正射校正圖像數(shù)據(jù)必須與RPC數(shù)據(jù)連接在一起，有理多項(xiàng)式 利用這些RPC參數(shù)將地面坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)換成傳感器坐標(biāo)系 統(tǒng)。1讀取和顯示ER Mapper圖像從ENVI主菜單選擇 FileOpen Image File彈出file selection 對話框。選擇文件 po_101515_pan_0000000.tif,點(diǎn)擊 Open。在 Available Bands List 里選擇 Gray Scale 按鈕，選擇 Band 1,點(diǎn)擊 Loa

28、d Band。盡管 圖像具有地圖信息，但是圖像有比較明顯的位置誤差，正射校正還是必要的。輸入DEM數(shù)據(jù)不是必須的， 但DEM數(shù)據(jù)可以提高正射校正的精度。從 ENVI主菜單選擇File Open External File Digital Elevation USGS DEM 。選擇 conus_usgs.dem點(diǎn)擊 Open,彈出 USGS DEM Input Parameters 對話框。鍵入ortho_dem.dat作為輸出文件名，點(diǎn)擊 OK。在 Available Bands List 里點(diǎn)擊 Display #1 ,選擇 New Display o在Available Bands List 里選擇 DEM Image，點(diǎn)擊 Load Band。該區(qū)域的海拔高度在水平面與 245m之間，顯著的高差會在IKONOS圖像上產(chǎn)生明顯的幾何誤差。DEM和IKONOS圖像的地圖投影和像素大小都不相同，但不必進(jìn)行投影轉(zhuǎn)換和重采樣，ENVI的正射投影模塊會自動計(jì)算它們之間的差異。2進(jìn)行正射校正從 ENVI 主菜單選擇 Map Orthorecti