遙感數(shù)字圖像幾何處理

1、第三章 遙感數(shù)字圖像幾何處理講解內(nèi)容 1. 遙感數(shù)字圖像幾何變形的原因和糾正方法 2. 中心投影夠像和多中心投影數(shù)字圖像的幾何糾正 3.側(cè)視雷達圖像的幾何糾正目的 1. 熟悉遙感數(shù)字圖像幾何變形的原因； 2.可以利用一到二種方法對不同遙感器產(chǎn)生的圖像進行幾何糾正。為何要進行幾何糾正？3.1 遙感數(shù)字圖像幾何處理概述1.只有糾正后的圖才能用于信息分析；只有糾正后的圖才能用于信息分析；（制作滿足量測和定位要求的各地球資源及（制作滿足量測和定位要求的各地球資源及環(huán)境遙感專題圖）環(huán)境遙感專題圖）2.多源圖像融合時，必須進行幾何配準，才多源圖像融合時，必須進行幾何配準，才能保證不同圖像間的幾何一致性；能

2、保證不同圖像間的幾何一致性；3.利用遙感圖像進行地形圖測量或更新，對利用遙感圖像進行地形圖測量或更新，對遙感圖像的幾何糾正提出了更嚴格要求。遙感圖像的幾何糾正提出了更嚴格要求。 3.1.1 遙感圖像的幾何畸變的因素 遙感影像成像過程中所造成的各種幾何畸變稱為幾何校正。影響影像幾何畸變的因素主要包括三類： （1）遙感器的內(nèi)部畸變：由遙感器結(jié)構(gòu)引起的畸變，如遙感器掃描運動中的非直線性等； （2）遙感平臺的運行狀態(tài)：包括由于平臺的高度變化、速度變化、軌道偏移及姿態(tài)變化引起的圖像畸變； （3）地球本身對遙感影像的影響：包括地球的自轉(zhuǎn)、高程的變化、地球曲率、大氣折射等引起的圖像畸變； （4）影像投影面及

3、地圖投影法的選取。（1）遙感器的內(nèi)部畸變： 透鏡的輻射方向畸變像差 透鏡的切線方向畸變像差 透鏡的焦距誤差 透鏡的光軸與投影面的非正交性 圖象投影面的非平面性 探測元件排列的不整 采樣速率的變化 采樣時刻的偏差 掃描鏡的掃描速度的變化 （2）遙感平臺運動狀態(tài)變化 航高：當平臺運動過程中受到力學因素影響，產(chǎn)生相對于原標準航高的偏離，或者說衛(wèi)星運行的軌道本身就是橢圓的。航高始終發(fā)生變化，而傳感器的掃描視場角不變，從而導致影像掃描行對應的地面長度發(fā)生變化。航高越向高處偏離，影像對應的地面越寬 . 航速：衛(wèi)星的橢圓軌道本身就導致了衛(wèi)星飛行速度的不均勻，其他因素也可導致遙感平臺航速的變化。航速快時，掃描

4、帶超前，航速慢時，掃描帶滯后，由此可導致影像在衛(wèi)星前進方向上（影像上下方向）的位置錯動。 俯仰：遙感平臺的俯仰變化能引起影像上下方向的變化，即星下點俯時后移，仰時前移，發(fā)生行間位置錯動。 翻滾：遙感平臺姿態(tài)翻滾是指以前進方向為軸旋轉(zhuǎn)了一個角度?？蓪е滦窍曼c在掃描線方向偏移，使整個影像的行向翻滾角引起偏離的方向錯動。 偏航：指遙感平臺在前進過程中，相對于原前進航向偏轉(zhuǎn)了一個小角度，從而引起掃描行方向的變化，導致影像的傾斜畸變。 地形起伏的影響 當?shù)匦未嬖谄鸱鼤r，會產(chǎn)生局部像點的位移，使原來本應是地面點的信號被同一位置上某高點的信號代替。由于高差的原因，實際像點P距像幅中心的距離相對于理想像點P0

5、距像幅中心的距離移動了r。高差引起的像點位移高差引起的像點位移（3）地球本身對遙感影像的影響 地表曲率的影響 地球是球體，嚴格說是橢球體，因此地球表面是曲面。這一曲面的影響主要表現(xiàn)在兩個方面，一是像點位置的移動，當選擇的地圖投影平面是地球的切平面時，使地面點P0相對于投影平面點P有一高差h。 像點位移像點位移 二是像元對應于地面寬度的不等。由于傳感器通過掃描取得數(shù)據(jù)，在掃描過程中每一次取樣間隔是星下視場角的等分間隔。如果地面無彎曲，在地面瞬時視場寬度不大的清況下，L1，L2，L3，的差別不大。但由于地球表面曲率的存在，對應于地面的P1，P2，P3，顯然P3-P1 L3-L1，距星下點越遠畸變越

6、大，對應地面長度越長。 像元對應于地面寬度的不等像元對應于地面寬度的不等 全景畸變：即當傳感器掃描角度較大時，影響更加突出，造成邊緣景物在影像顯示時被壓縮。假定原地面真實景物是一條直線，成像時中心窄、邊緣寬，但影像顯示時像元大小相同，這時直線被顯示成反S形彎曲。 全景畸變導致全景畸變導致S S彎曲現(xiàn)象彎曲現(xiàn)象 大氣折射的影響 大氣對輻射的傳播產(chǎn)生折射。由于大氣的密度分布從下向上越來越小，折射率不斷變化，因此折射后的輻射傳播不再是直線而是一條曲線，從而導致傳感器接收的像點發(fā)生位移 大氣折射的影響NP 地球自轉(zhuǎn)的影響 衛(wèi)星前進過程中，傳感器對地面掃描獲得影像時，地球自轉(zhuǎn)影響較大，會產(chǎn)生影像偏離。因

7、為多數(shù)衛(wèi)星在軌道運行的降段接收影像，即衛(wèi)星自北向南運動，這時地球自西向東自轉(zhuǎn)。相對運動的結(jié)果，使衛(wèi)星的星下位置逐漸產(chǎn)生偏離。偏離方向如圖所示，所以衛(wèi)星影像經(jīng)過校正后成為圖C的形態(tài)。 地球自轉(zhuǎn)引起偏離(a)獲得影像（b）實際對應的地面位置（c）影像變形 從具有幾何畸變的影像中消除畸變的過程。也可以說是定量地確定影像上的像元坐標（影像坐標）與目標物的地定量地確定影像上的像元坐標（影像坐標）與目標物的地理坐標（地圖坐標等）的對應關(guān)系（坐標變換式）理坐標（地圖坐標等）的對應關(guān)系（坐標變換式）。 3.1.2 遙感數(shù)字圖像的幾何糾正的一般過程準備工作確 定輸 入圖 像范圍建 立糾 正變 換函數(shù)輸 入原 始

8、數(shù) 字圖像像 元幾 何位 置變換像 元灰 度從 新采樣輸 出糾 正數(shù) 字圖像遙感圖像幾何校正原理遙感圖像幾何校正原理 遙感圖像幾何校正包括遙感圖像幾何校正包括光學校正光學校正和和數(shù)字糾正數(shù)字糾正兩種方法。兩種方法。 數(shù)字糾正數(shù)字糾正是通過計算機對圖像每個像元逐個地解析糾是通過計算機對圖像每個像元逐個地解析糾正處理完成的，其包括兩方面：一是正處理完成的，其包括兩方面：一是像元坐標變換；像元坐標變換；二二是是像元灰度值重新計算（重采樣）。像元灰度值重新計算（重采樣）。坐標變換的兩種方案坐標變換的兩種方案 首先要確定原始圖像和糾正后圖像之間的坐標變換關(guān)首先要確定原始圖像和糾正后圖像之間的坐標變換關(guān)系

9、。對其包括：系。對其包括： 直接法：直接法：從原始圖像陣列出發(fā)，依次對其中每一個像從原始圖像陣列出發(fā)，依次對其中每一個像元分別計算其在輸出（糾正后）圖像的坐標，即：元分別計算其在輸出（糾正后）圖像的坐標，即： ),(),(yxFXFYxyxy式中，式中，x,y為為P點原始圖像的行數(shù)和列數(shù)；點原始圖像的行數(shù)和列數(shù)；X，Y為為P在新圖在新圖像中的坐標（即地面坐標系），并把像中的坐標（即地面坐標系），并把P（x,y)的灰度值重新的灰度值重新計算后送到計算后送到P（X，Y）位置上去。）位置上去。間接法：間接法：從空白圖像陣列出發(fā)，依次計算每個像元從空白圖像陣列出發(fā)，依次計算每個像元P（X，Y）在原始圖

10、像中的位置）在原始圖像中的位置P（x,y），然后把該點的灰度值），然后把該點的灰度值計算后返送給計算后返送給P(X,Y)。其糾正公式為：。其糾正公式為：),(),(YXGxYXGyyx （1）基本思路 校正前的影像看起來是由行列整齊的等間距像元點組成的，但實際上，由于某種幾何畸變，影像中像元點間所對應的地面距離并不相等（圖a）。校正后的影像亦是由等間距的網(wǎng)格點組成的，且以地面為標準，符合某種投影的均勻分布（圖b），影像中格網(wǎng)的交點可以看作是像元的中心。校正的最終目的是確定校正后影像的行列數(shù)值，然后找到新影像中每一像元的亮度值。 （2）幾何校正的方法 系統(tǒng)性校正： 當知道了消除影像幾何畸變的理論

11、校正公式時，可把該式中所含的與遙感器構(gòu)造有關(guān)的校準數(shù)據(jù)（焦距等）及遙感器的位置、姿態(tài)等的測量值代入到理論校正式中進行幾何校正。該方法對遙感器的內(nèi)部畸變大多是有效的?？墒窃诤芏嗲闆r下，遙感器的位置及姿態(tài)的測量值精度不高，所以外部畸變的校正精度也不高。 非系統(tǒng)性校正： 利用實地測量的地物的真實坐標值，尋找實測值與畸變之后的圖像之間的函數(shù)關(guān)系，從而得到幾何校正的方法。利用控制點的影像坐標和地圖坐標的對應關(guān)系，近似地確定所給的影像坐標系和應輸出的地圖坐標系之間的坐標變換式。坐標變換式經(jīng)常采用1次、2次等角變換式，2次、3次投影變換式或高次多項式。坐標變換式的系數(shù)可從控制點的影像坐標值和地圖坐標值中根據(jù)

12、最小2乘法求出。 復合校正： 實際工作中常常將兩種方法結(jié)合起來。把理論校正式與利用控制點確定的校正式組合起來進行校正。 分階段校正的方法，即首先根據(jù)理論校正式消除幾何畸變（如內(nèi)部畸變等），然后利用少數(shù)控制點，根據(jù)所確定的低次校正式消除殘余的畸變（外部畸變等）； 提高幾何校正精度的方法，即利用控制點以較高的精度推算理論校正式中所含的遙感器參數(shù)、遙感器的位置及姿態(tài)參數(shù)。 幾何畸變有多種校正方法，但常用的是一種通用的精校正方法，適合于在地面平坦，不需考慮高程信息，或地面起伏較大而無高程信息，以及傳感器的位置和姿態(tài)參數(shù)無法獲取的情況時應用。有時根據(jù)遙感平臺的各種參數(shù)已做過一次校正，但仍不能滿足要求，就

13、可以用該方法作遙感影像相對于地面坐標的配準校正，遙感影像相對于地圖投影坐標系統(tǒng)的配準校正，以及不同類型或不同時相的遙感影像之間的幾何配準和復合分析，以得到比較精確的結(jié)果。（3）幾何精校正的步驟 幾何精校正概括為兩個步驟： 第一步是構(gòu)建一個模擬幾何畸變的數(shù)學模型，以建立原始畸變圖像空間與標準圖像空間的某種對應關(guān)系，實現(xiàn)不同圖像空間中像元位置的變換； 第二步是利用這種對應關(guān)系把原始畸變圖像空間中全部像素變換到標準圖像空間中的對應位置上，完成標準圖像空間中每一像元亮度值的計算。 具體步驟：第一步 選擇幾何校正計算模型第二步 選擇幾何校正采點模式第三步 采集地面控制點（GCP）第四步 采集地面檢查點第

14、五步 影像重采樣 重采樣找到一種數(shù)學關(guān)系，建立變換前影像坐標（x，y）與變換后影像坐標（u，v）的關(guān)系，通過每一個變換后影像像元的中心位置（u代表行數(shù)，v代表列數(shù)，均為整數(shù)）計算出變換前對應的影像坐標點（x，y）。分析得知，整數(shù)（u，v）的像元點在原影像坐標系中一般不在整數(shù)（x，y）點上，即不在原影像像元的中心。 計算校正后影像中的每一點所對應原圖中的位置（x，y）。計算時按行逐點計算，每行結(jié)束后進入下一行計算，直到全圖結(jié)束。 重采樣的兩種方法對輸入影像的各個象元在變換后的輸出影像坐標系上的相應位置進行計算，把各個象元的數(shù)據(jù)投影到該位置上。 對輸出影像的各個象元在輸入影像坐標系的相應位置進行逆

15、運算，求出該位置上的象元數(shù)據(jù)。該方法是經(jīng)常采用的方法。 重采樣的方法 內(nèi)插計算 計算每一點的亮度值。由于計算后的（x，y）多數(shù)不在原圖的像元中心處，因此必須重新計算新位置的亮度值。一般來說，新點的亮度值介于鄰點亮度值之間，所以常用內(nèi)插法計算。為了確定校正后影像上每點的亮度值，只要求出其原圖所對應點（x，y）的亮度。通常有三種方法： 最近鄰法 雙向線性內(nèi)插法 三次卷積內(nèi)插法。 最近鄰法 影像中兩相鄰點的距離為1，即行間距x1，列間距y=1，取與所計算點(x,y)周圍相鄰的4個點，比較它們與被計算點的距離，哪個點距離最近，就取哪個的亮度值作為（x,y）點的亮度值f（x，y）。設(shè)該最近鄰點的坐標為（

16、k,l）,則k=Integer(x+0.5)l=Integer(y+0.5)f(x,y)=f(k,l)幾何位置上的精度為0.5象元 最鄰近內(nèi)插法以距內(nèi)插點最近的觀測點的像元值為所求的像元值。該方法最大可產(chǎn)生0.5個像元的位置誤差，優(yōu)點是不破壞原來的像元值，處理速度快。 原始圖像原始圖像糾正后圖像（糾正后圖像（最鄰近插值最鄰近插值） 雙線性內(nèi)插法 ?。▁，y）點周圍的4鄰點，在y方向（或x方向）內(nèi)插二次，再在x方向（或y方向）內(nèi)插一次，得到（x，y）點的亮度值f(x，y），該方法稱雙線性內(nèi)插 法 。 設(shè) 4 個 鄰 點 分 別 為(i,j) ,(i,j+1),(i+1,j), (i+1,j+1)

17、,過(x,y)作直線與x軸平行，與4鄰點組成的邊相交于點（i,y)和(i+1,y)。先在y方向內(nèi)插,由f(i,j+1)和f(i,j)計算交點的亮度f（i,y)；由f(i+1,j+1)和f(i+1,j)計算交點的亮度f(i+1,y)。然后計算x方向，以f(i,y)和f(i+1,y)來內(nèi)插f(x,y)值。 雙線性內(nèi)插法使用內(nèi)插點周圍的4個觀測點的像元值，對所求的像元值進行線性內(nèi)插。缺點是破壞了原來的數(shù)據(jù)，但具有平均化的濾波效果。原始圖像糾正后圖像后圖像（雙線性插值） 三次卷積內(nèi)插法 增加鄰點來獲得最佳插值函數(shù)。取與計算點（x，y）周圍相鄰的16個點，與雙向線性內(nèi)插類似，可先在某一方向上內(nèi)插，每4個

18、值依次內(nèi)插4次，求出f（x，j-1），f(x,j)，f(x,j+1),f(x,j+2)，再根據(jù)這四個計算結(jié)果在另一方向上內(nèi)插，得到f(x，y）。 因這種三次多項式內(nèi)插過程實際上是一種卷積，故稱三次卷積內(nèi)插。 3次卷積內(nèi)插法使用內(nèi)插點周圍的16個觀測點的像元值，用3次卷積函數(shù)對所求像元值進行內(nèi)插。缺點是破壞了原來的數(shù)據(jù)，但具有影像的均衡化和清晰化的效果，可得到較高的影像質(zhì)量。 原始圖像原始圖像糾正后圖像糾正后圖像（三次卷積三次卷積）三種內(nèi)插方法比較方法優(yōu)點缺點提醒1簡單易用，計算量小處理后的影像亮度具有不連續(xù)性，影響精確度2精度明顯提高，特別是對亮度不連續(xù)現(xiàn)象或線狀特征的塊狀化現(xiàn)象有明顯的改善。

19、 計算量增加，且對影像起到平滑作用，從而使對比度明顯的分界線變得模糊。 鑒于該方法的計算量和精度適中，只要不影響應用所需的精度，作為可取的方法而常被采用。 3更好的影像質(zhì)量，細節(jié)表現(xiàn)更為清楚。 工作量很大。欲以三次卷積內(nèi)插獲得好的影像效果，就要求位置校正過程更準確，即對控制點選取的均勻性要求更高。 雙象素重采樣法 控制點的選取 幾何校正的第一步便是位置計算，首先是對所選取的二元多項式求系數(shù)。這時必須已知一組控制點坐標。 控制點數(shù)目的確定 其最低限是按未知系數(shù)的多少來確定的。一次多項式有6個系數(shù)，就需要有6個方程來求解，需3個控制點的3對坐標值，即6個坐標數(shù)。 2次多項式有 12個系數(shù)，需要 1

20、2個方程（6個控制點）。依次類推，n次多項式，控制點的最少數(shù)目為(n+1)(n+2)/2。 實際工作表明，選取最少數(shù)目的控制點來校正影像，效果往往不好。在影像邊緣處，在地面特征變化大的地區(qū)，如河流拐彎處等，由于沒有控制點，而靠計算推出對應點，會使影像變形。因此，在條件允許的情況下，控制點數(shù)的選取都要大于最低數(shù)很多。 控制點選取的原則 控制點的選擇要以配準對象為依據(jù)。以地面坐標為匹配標準的，叫做地面控制點（記作GCP）。有時也用地圖作地面控制點標準，或用遙感影像（如用航空像片）作為控制點標準。無論用哪一種坐標系，關(guān)鍵在于建立待匹配的兩種坐標系的對應點關(guān)系。 一般來說，控制點應選取影像上易分辨且較

21、精細的特征點，這很容易通過目視方法辨別，如道路交叉點、河流彎曲或分叉處、海岸線彎曲處、湖泊邊緣、飛機場、城廓邊緣等。 特征變化大的地區(qū)應多選些。 影像邊緣部分一定要選取控制點，以避免外推。 此外，盡可能滿幅均勻選取，特征實在不明顯的大面積區(qū)域（如沙漠），可用求延長線交點的辦法來彌補，但應盡可能避免這樣做，以避免造成人為的誤差。 3.2 中心投影構(gòu)像的幾何糾正 由于在遙感圖像中，框幅式圖像屬于純中由于在遙感圖像中，框幅式圖像屬于純中心投影構(gòu)象，全景影像屬于多中心等焦距圓柱心投影構(gòu)象，全景影像屬于多中心等焦距圓柱投影，多光譜影像屬于多中心掃描投影，投影，多光譜影像屬于多中心掃描投影，HRV影像屬于

22、多中心推掃掃描投影，合成孔徑側(cè)視影像屬于多中心推掃掃描投影，合成孔徑側(cè)視雷達屬于多中心斜距投影，因而中心構(gòu)象是遙雷達屬于多中心斜距投影，因而中心構(gòu)象是遙感圖像構(gòu)象的基本原理。此外，中心投影構(gòu)象感圖像構(gòu)象的基本原理。此外，中心投影構(gòu)象幾何糾正的目的是投影影像糾正成正射投影影幾何糾正的目的是投影影像糾正成正射投影影像，故要研究中心投影構(gòu)象的幾何糾正。像，故要研究中心投影構(gòu)象的幾何糾正。3.2.13.2.1中心投影投影原理中心投影投影原理定義：定義：凡空間任意點凡空間任意點A（物點）與一固定點（物點）與一固定點S（投影中心）連（投影中心）連成的直線或延長線（即中心光線）被一個平面（像平面）所成的直線

23、或延長線（即中心光線）被一個平面（像平面）所截，則此直線與平面的交點截，則此直線與平面的交點a（像點）稱為（像點）稱為A點的中心投影。點的中心投影。 從投影上而言，像片（從投影上而言，像片（正片正片）的位置，等于以投影中）的位置，等于以投影中心為圓心，以焦距心為圓心，以焦距f為半徑，將為半徑，將P旋轉(zhuǎn)至旋轉(zhuǎn)至P（下圖），（下圖），P即即為正像的位置。為正像的位置。中心投影構(gòu)像的影像特點中心投影構(gòu)像的影像特點：1.地物通過攝影中心與其成像點共線；2.投影中心到像平面距離為物鏡主距f；3.地物起伏使得各處影像比例尺不同；4.地物與成像平面傾斜故其成像變形；5.具有高度差的物體成像有投影差。高程信息

24、獲取途徑： A.已知地面的高程；（數(shù)字地面高程模型） B.建立立體模型。 3.2.2 3.2.2 空間直角變換空間直角變換3.2.3 3.2.3 中心投影構(gòu)像方程中心投影構(gòu)像方程 中心投影構(gòu)像公式，即共線方程共線方程是投影測量中最基本的原理公式3.2.4 3.2.4 中心投影的數(shù)字正射糾正中心投影的數(shù)字正射糾正),(),(YXfyYXfxyx像元在原始圖像和糾正后圖像坐標分別是 和 其映射關(guān)系如下：),(yx)Y,X( 如果由糾正后的圖像像元P的坐標出發(fā)利用左式反算原始圖像像元P的坐標的糾正方法稱為反解法（間接法）；如果由原始圖像像元P的坐標出發(fā)利用右式計算糾正后的圖像像元P的坐標的糾正方法稱

25、為正解法（直接法）。 1.1.反解法微分數(shù)字糾正反解法微分數(shù)字糾正1 1）計算地面坐標）計算地面坐標2 2）計算像點坐標）計算像點坐標或者或者化簡：化簡：系系數(shù)數(shù)與與坐坐標標參參數(shù)數(shù)函函數(shù)數(shù)3 3）灰度內(nèi)插）灰度內(nèi)插),(gPyx的灰度值像點4 4）灰度賦值）灰度賦值),(gY)G(X,yx2.2.正解法微分數(shù)字糾正正解法微分數(shù)字糾正3.3 多中心投影數(shù)字圖像幾何糾正3.3.1 CCD3.3.1 CCD直線陣列推掃式傳感器的構(gòu)像方程直線陣列推掃式傳感器的構(gòu)像方程面陣列面陣列CCDCCD傳感器成像方式傳感器成像方式直線陣列直線陣列CCDCCD傳感器成像方式傳感器成像方式旁向傾斜立體影像獲取方式旁

26、向傾斜立體影像獲取方式構(gòu)像方程可以寫成：構(gòu)像方程可以寫成：（法國（法國SPOTSPOT衛(wèi)星為代表）衛(wèi)星為代表）旁向傾斜旁向傾斜0旁向傾斜旁向傾斜0其中其中0R整理得：整理得：前后傾斜前后傾斜0航向傾斜立體影像獲取方式航向傾斜立體影像獲取方式構(gòu)像方程可以寫成：構(gòu)像方程可以寫成：其中其中0R前后傾斜前后傾斜0整理得：整理得：3.3.2 3.3.2 全景攝影機的構(gòu)像原理和構(gòu)像方程全景攝影機的構(gòu)像原理和構(gòu)像方程 全景攝影圖像是有全景攝影機得到的，全景又稱搖頭攝全景攝影圖像是有全景攝影機得到的，全景又稱搖頭攝影機或掃描攝影機。全景攝影圖像在物鏡焦面上平行于飛機影機或掃描攝影機。全景攝影圖像在物鏡焦面上平

27、行于飛機飛行方向設(shè)置一狹縫，并隨物鏡作垂直航線方向掃描得到的飛行方向設(shè)置一狹縫，并隨物鏡作垂直航線方向掃描得到的掃描圖像，故又叫掃描圖像。由于物鏡擺幅面大，能將航線掃描圖像，故又叫掃描圖像。由于物鏡擺幅面大，能將航線兩邊的地平線內(nèi)的影像都攝入底片，故又叫全景圖像。兩邊的地平線內(nèi)的影像都攝入底片，故又叫全景圖像。全景攝影機成像幾何關(guān)系圖全景攝影機成像幾何關(guān)系圖成像方程可以寫成：成像方程可以寫成：分別為：和其中RR0共線方程的一般形式：共線方程的一般形式：其反算式為：其反算式為：全景攝影機（孔）成像方式全景攝影機（孔）成像方式全景攝影機（狹縫）成像方式全景攝影機（狹縫）成像方式3.3.3 3.3.

28、3 紅外和多光譜掃描議的構(gòu)像原理和紅外和多光譜掃描議的構(gòu)像原理和構(gòu)像構(gòu)像方程方程點掃描方式點掃描方式紅外和多光譜成像原理紅外和多光譜成像原理構(gòu)像方程：構(gòu)像方程：或?qū)懗桑夯驅(qū)懗桑?由此得到共線方程式為：由此得到共線方程式為：此反算式為：此反算式為：上面的參數(shù)對于不同的像元，值是不同的，故引入時間參數(shù)。上面的參數(shù)對于不同的像元，值是不同的，故引入時間參數(shù)。整幅圖像的構(gòu)像方程可以寫為：整幅圖像的構(gòu)像方程可以寫為：其中其中3.3.3 3.3.3 多中心多中心構(gòu)像的幾何糾正構(gòu)像的幾何糾正1.多項式糾正法多項式糾正法基本思想：基本思想：回避成像的空間幾何過程，而真接對圖像回避成像的空間幾何過程，而真接對圖

29、像變形的本身進行數(shù)學模擬。變形的本身進行數(shù)學模擬。常用的二元齊次多項式糾正變換方程為：常用的二元齊次多項式糾正變換方程為：)()()(3928273625123210YaXYaYXaXaYaXYaXaYaXaax)()()(3928273625423210YbXYbYXbXbYbXYbXbYbXbby式中，式中，x,y為某像元的原始圖像坐標；為某像元的原始圖像坐標；X,Y為糾正后同名為糾正后同名點的地面（或地圖）坐標；點的地面（或地圖）坐標；ai,bi為多項式系（為多項式系（i=0,1,2). 實際工作中，多項式系數(shù)求出后，根據(jù)上述公式可以求解實際工作中，多項式系數(shù)求出后，根據(jù)上述公式可以求解

30、原始圖像任一像元的坐標，并對圖像灰度進行內(nèi)插，獲取某種原始圖像任一像元的坐標，并對圖像灰度進行內(nèi)插，獲取某種投影的糾正圖像。投影的糾正圖像。 一般選擇最小控制點的數(shù)量為一般選擇最小控制點的數(shù)量為:(n+1)(n+2)/2為多項式次數(shù)。為多項式次數(shù)。多項式系數(shù)求解過程：多項式系數(shù)求解過程：其中其中每個控制點：每個控制點：所有所有M個控制點：個控制點：其中：其中：根據(jù)最小二乘法原理，根據(jù)最小二乘法原理，從從條件出發(fā)，可導出：條件出發(fā)，可導出：方程式：方程式：系數(shù)：系數(shù)：其中雙線性插值多項式可以等價為：其中雙線性插值多項式可以等價為：2.共線方程糾正法共線方程糾正法共線方程糾正法共線方程糾正法：是建

31、立在對傳感器成像時的位置和姿態(tài)進行模擬和解算的基礎(chǔ)上，即構(gòu)像瞬間的像點與相應地面點位于通過傳感器投影中心的一根直線上。地形起伏較大時，這種方法尤為優(yōu)越。 其方法和思路和多項式一樣，理論在前節(jié)已經(jīng)講過這兒從簡。3.多圖像幾何配準多圖像幾何配準定義：定義：在實際應用過程經(jīng)常需要將同一地區(qū)的不同類型傳感器在實際應用過程經(jīng)常需要將同一地區(qū)的不同類型傳感器獲得的各種遙感數(shù)據(jù)獲得的各種遙感數(shù)據(jù)“匹配匹配”起來，以期利用各自優(yōu)點，這種作起來，以期利用各自優(yōu)點，這種作法稱為多圖像幾何配準。法稱為多圖像幾何配準。遙感圖像幾遙感圖像幾何配準專題何配準專題3.4 側(cè)視雷達圖像的幾何糾正主動方式1.雷達（側(cè)視雷達）：

32、成像2.雷達（全景雷達）：成像3.微波高度計：不成像4.微波散射計：不成像1.合成孔徑雷達2.真實孔徑雷達被動方式1.微波輻射計：成像2.微波散射計：不成像3.4.1 側(cè)視雷達圖像的幾何特點透射收縮于頂?shù)孜灰仆干涫湛s于頂?shù)孜灰评走_陰影雷達陰影SAR圖像的地形影響圖像的地形影響3.4.2 合成孔徑側(cè)視雷達(SAR)的構(gòu)像方程定義：定義：合成孔徑雷達是在飛機或衛(wèi)星平臺上由傳感器向與飛合成孔徑雷達是在飛機或衛(wèi)星平臺上由傳感器向與飛行方向垂直的側(cè)面發(fā)射信號。所不同的是將發(fā)射和接收天線行方向垂直的側(cè)面發(fā)射信號。所不同的是將發(fā)射和接收天線分成許多小單元分成許多小單元 , 每一單元發(fā)射和接收信號的時刻不同。由每一單元發(fā)射和接收信號