第四講遙感圖像幾何糾正

1、第四講 遙感圖像幾何糾正第一講第二講第三講第四講第五講第六講第七講第八講概論（遙感數(shù)字圖像基礎(chǔ)）遙感圖像輻射校正熱紅外遙感圖像溫度反演遙感圖像幾何糾正遙感數(shù)字圖像增強(qiáng)遙感圖像融合遙感圖像模式識(shí)別與分類遙感圖像變化檢測(cè)遙感圖像處理課程內(nèi)容主要內(nèi)容1、遙感數(shù)字圖像的幾何畸變概述2、幾何糾正處理的通用流程3、多項(xiàng)式糾正的原理和方法4、糾正變換函數(shù) 通用構(gòu)像方程 純中心投影圖像 多中心投影圖像 合成孔徑雷達(dá)圖像 新型遙感衛(wèi)星傳感器幾何模型-有理函數(shù)模型成像方式指攝影和掃描方式。影像遙感的常見成像方式，主要包括中心投影、掃描式成像和推掃式成像等。1、遙感數(shù)字圖像的幾何畸變概述1.1 遙感圖像的常見成像方

2、式1.1.1 純中心投影：框幅式影像Central perspective ： thesensing device does notactually move, relative tothe object being sensed,during image formation soviews all pixels from thesame central position in asimilar way to aphotographic camera.1.1.2 多中心（等焦距圓柱）投影：全景影像 全景攝影圖像是在物鏡焦面上平行于飛機(jī)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圖像。由

3、于物鏡擺動(dòng)幅面大，能將航線兩邊的地平線內(nèi)的影像都攝入底片，因此又叫全景圖像。1.1.3 多中心投影：多光譜影像Electromechanical：the sensor oscillatesfrom side to side toform the image.Electromechanical: In the case of an electromechanical scanning systembeing carried on an aircraft, the image is formed by a side-to-sidescanning movement as the plane tra

4、vels along its path,也稱光機(jī)掃描儀（Optical mechanical scanner），Cross-track scanner1.1.3 多中心投影：多光譜影像1.1.4 多中心推掃掃描投影：SPOT系列影像Linear array ： anarray of detectors isused to simultaneouslysense the pixel valuesalong a line.Linear array: A more recent scanner design uses a linear array ofCharge Coupled Device (C

5、CD) detectors to form an image line witheach detector being used to read the value for an individual pixel alongthe line . This design is also referred to as a pushbroom scanner sincethe image is formed by the sensor being swept forward by the platformsvelocity.也稱推掃式掃描儀，Along-track scannerHigh Resol

6、ution Visible (HRV) SensorsA French satellite called SPOT was launched in 1986. On boardthis satellite, a different type of sensors called High ResolutionVisible (HRV) were used. The HRV sensors have two modes: thepanchromatic (PAN) mode and the multispectral (XS) mode.The spatial resolution for the

7、 multispectral (XS) mode is 20 x 20 m2.Instead of mirror rotation in the MSS or the TM sensors which collectdata using only a few detectors, the SPOT HRV sensors use thousands ofdetectors arranged in arrays called charge-coupled devices (CCDs).This has significantly reduced the weight of the sensing

8、 system andpower requirement.1.1.5 多中心斜距投影：合成孔徑側(cè)視雷達(dá)Relief displacementrelief displacements occur in opposite directions foroptical and SAR sensors遙感系統(tǒng)內(nèi)外因素都會(huì)對(duì)遙感圖像的幾何畸變產(chǎn)生影響：（1）遙感平臺(tái)位置和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化（2）地形起伏影響（3）地球表面曲率的影響（4）大氣折射的影響（5）地球自轉(zhuǎn)的影響1、遙感數(shù)字圖像的幾何畸變概述1.2 遙感圖像的幾何畸變1、遙感數(shù)字圖像的幾何畸變概述1.2 遙感圖像的幾何畸變遙感數(shù)據(jù)獲取后，必須對(duì)其消除或者

9、減弱遙感圖像的幾何畸變，它是遙感數(shù)據(jù)預(yù)處理的重要內(nèi)容。幾何糾正（geometric rectification ）地理編碼（geocode）地理參考（georeference）正射糾正（orthorectification）地形糾正幾何精糾正圖像配準(zhǔn)（registration）1、遙感數(shù)字圖像的幾何畸變概述辨析：主要內(nèi)容1、遙感數(shù)字圖像的幾何畸變概述2、幾何糾正處理的通用流程3、多項(xiàng)式糾正的原理和方法4、糾正變換函數(shù) 通用構(gòu)像方程 純中心投影圖像 多中心投影圖像 合成孔徑雷達(dá)圖像 新型遙感衛(wèi)星傳感器幾何模型-有理函數(shù)模型糾正的函數(shù)可有多種選擇，如多項(xiàng)式方程、共線方程和其它構(gòu)像模型等，其中多項(xiàng)式

10、糾正方法應(yīng)用較多。2、幾何糾正處理的通用流程 ),( yxfY2.1 建立糾正變換函數(shù) X f ( x, y )（2）對(duì)這8個(gè)坐標(biāo)值按X和Y兩個(gè)坐標(biāo)組分別求其最小值(X1，Y1)和最大值(X2，Y2)并令X1，Y1，X2，Y2為糾正后圖像范圍四條邊界的地圖坐標(biāo)值； d 投影到地圖坐標(biāo)系統(tǒng)中去：X a 、X b 、X c 、X2.2 確定輸出圖像的范圍（1）原始圖像的四個(gè)角點(diǎn) xa、xb、xc、xd 按糾正變換函數(shù) Y Y1 N X 2 X 1 12.2 確定輸出圖像的范圍（3）把邊界范圍轉(zhuǎn)換為糾正后圖像的貯存數(shù)組空間，必須劃分出格網(wǎng)，每個(gè)網(wǎng)點(diǎn)代表一個(gè)輸出像素，為此，根據(jù)精度要求定義輸出像素的地

11、面尺寸X和Y。 XM 2 1Y圖像總的行數(shù)（M）和列數(shù)（N）：Y f y ( x, y ) y G y ( X , Y )包括直接法、間接法兩種方式。2.3 像元坐標(biāo)變換直接法 X f x ( x, y ) x G x ( X , Y )直接法方案稱為亮度重配置，而間接法稱為亮度重采樣 2.3 像元坐標(biāo)變換 仿射變換示例仿射變換（Affine）: 一次線性變換，如旋轉(zhuǎn)、位移、翻轉(zhuǎn)、拉伸等X f x ( x, y) a0 a1 x a2 yY f y ( x, y) b0 b1 x b2 ya2 x a0 b2 y b0 X a1 Y b1X 3 a0 a1 x3 a2 y3Y1 b0 b1 x

12、1 b2 y1Y2 b0 b1 x2 b2 y2Y3 b0 b1 x3 b2 y32.3 像元坐標(biāo)變換 仿射變換示例X 1 a0 a1 x1 a2 y1X 2 a0 a1 x2 a2 y2控制點(diǎn)？3 GCPRoot Mean Square2.4 像元值重采樣2.4 像元值重采樣最鄰近法（nearest neighbor）雙線性內(nèi)插法（bilinear interpolation）三次卷積法(cubic convolution)(i, j)( x , y )u( xN , yN )( x , y )(i, j)v( x , y )在采樣過(guò)程中，它們涉及的周圍像素個(gè)數(shù)是不一樣的最鄰近法（neare

13、st neighbor）2.4 像元值重采樣( x , y )( xN , yN ) 離目標(biāo)像元最近雙線性內(nèi)插法（bilinear interpolation）2.4 像元值重采樣雙向三次卷積法(cubic convolution)2.4 像元值重采樣雙向三次卷積法2.4 像元值重采樣三種內(nèi)插方法對(duì)比 最臨近法：結(jié)算量小。0.5像元的精度影響亮度的連續(xù)性。 雙線性內(nèi)插：不連續(xù)現(xiàn)象或線狀特征的塊狀化現(xiàn)象有所改善。圖像平滑，可能導(dǎo)致分界線模糊 立方卷積：計(jì)算量大，要求位置校正更準(zhǔn)確2.4 像元值重采樣三種重采樣算法應(yīng)用于downscaling的對(duì)比分析2.4 像元值重采樣upscaling2.4

14、像元值重采樣29232626233330342119223526163438222626Upscaling(Arcgis & ERDAS)2.4 像元值重采樣292326262333303421192235261634382239 2135 40主要內(nèi)容1、遙感數(shù)字圖像的幾何畸變概述2、幾何糾正處理的通用流程3、多項(xiàng)式糾正的原理和方法4、糾正變換函數(shù) 通用構(gòu)像方程 純中心投影圖像 多中心投影圖像 合成孔徑雷達(dá)圖像 新型遙感衛(wèi)星傳感器幾何模型-有理函數(shù)模型幾何糾正處理的通用流程3、多項(xiàng)式糾正的原理和方法x aij X iY j y bij X iY jm n i0 j 0 m n i0

15、j 0(x，y)為糾正后的像點(diǎn)坐標(biāo)，(X，Y)為對(duì)應(yīng)的地面點(diǎn)坐標(biāo)3 、多項(xiàng)式糾正的原理和方法3.1 多項(xiàng)式構(gòu)像模型糾正變換函數(shù)回避成像的空間幾何過(guò)程，而直接對(duì)影像變形的本身進(jìn)行數(shù)學(xué)模擬；用一個(gè)適當(dāng)?shù)亩囗?xiàng)式來(lái)描述糾正前后圖像相應(yīng)點(diǎn)之間的坐標(biāo)關(guān)系。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、彎曲等形變的合成。當(dāng)選用1次糾正時(shí)，可以糾正因平移、旋轉(zhuǎn)、比例尺變化等仿射變形等引起的線件變形；當(dāng)選用2次糾正時(shí)，則在改正1次項(xiàng)各種變形的基礎(chǔ)上，還改正2次非線性變形；選用3次糾正則改正更高次的非線性變形。3 、多項(xiàng)式糾正的原理和方法3.1 多項(xiàng)式構(gòu)像模型糾正變換函數(shù)12(n 1)

16、(n 2)N 3 、多項(xiàng)式糾正的原理和方法3.2 控制點(diǎn)采集與糾正變換函數(shù)的解算（1）在圖像上為明顯的地物點(diǎn)，易于判讀。（2）在圖像上均勻分布。（3）數(shù)量要足夠。糾正變換函數(shù)的解算（1）利用采集的地面控制點(diǎn)數(shù)據(jù)，直接解方程組求算多項(xiàng)式系數(shù)。理論上的控制點(diǎn)只是解線性方程所需的理論最低數(shù)，這樣少的控制點(diǎn)僅能保證控制點(diǎn)及其周邊區(qū)域的變形得到糾正，這對(duì)于變形較小、地形比較平坦區(qū)域的遙感成像的糾正，可以獲得理想變形糾正效果；很多情況下，遙感圖像變形比較復(fù)雜，因而采用最少控制點(diǎn)校正的圖像效果較差，需要大大增加控制點(diǎn)的數(shù)目，以提高校正的精度。3 、多項(xiàng)式糾正的原理和方法糾正變換函數(shù)的解算（2）按最小二乘法原

17、理求解控制點(diǎn)增加后，計(jì)算方法也有所改變，需采用最小二乘法，通過(guò)對(duì)控制點(diǎn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合來(lái)求系數(shù)。最小二乘法？3 、多項(xiàng)式糾正的原理和方法 最小二乘法最早稱為回歸分析法。由著名的英國(guó)生物學(xué)家、統(tǒng)計(jì)學(xué)家道爾頓（F.Gallton）所創(chuàng)。( 道爾頓研究英國(guó)男子中父親們的身高與兒子們的身高之間的關(guān)系時(shí)，創(chuàng)立了回歸分析法。 ) 回歸分析法從其方法的數(shù)學(xué)原理誤差平方和最小（二乘是平方的意思）出發(fā)，亦稱為最小二乘法。探索變量之間關(guān)系最重要的方法，用以找出變量之間關(guān)系的具體表現(xiàn)形式。最小二乘法3 、多項(xiàng)式糾正的原理和方法y最小二乘法X12345678910111213y1113131417161718192024

18、22231424152605101525201510 x實(shí)際觀測(cè)值找出變量之間關(guān)系的具體表現(xiàn)形式。y a0 a1 xy 為回歸值yy051015201510 x最小二乘法 判斷標(biāo)準(zhǔn)：實(shí)際觀測(cè)值與回歸值之差的絕對(duì)值（誤差）比較小 e i y i y in2i 1y25y a0 a1 x iiiii xaayyyeQ 2102 )()( Q iia xaay 10 0)(20 iiiaQ xxaay 10 0)(2取極值的條件：最小二乘法n n ni 1 i 1 i 12nni 1 1 i 1 Q a0 2 ( yi a0 a1 xi ) 0 aQ 2 ( yi a0 a1 xi ) xi 0na

19、0 ( xi )a1 yi n( xi )a0 ( xi )a1 xi yii 1 xi n i 1 xi a0 i 1 yi n n xi 1 xi yi i 1 1iy a0 a1 xn n n最小二乘法ni 1n 1 i 1矩陣形式：n n2 i 1 i 1 i 1n ni 1 i 12 a 確定回歸直線方程：A U B 以2次多項(xiàng)式為例：多項(xiàng)式糾正過(guò)程中的最小二乘法？x，y為某像素原始圖像坐標(biāo)；X，Y為同名像素的地面（或地圖）坐標(biāo) X1 X iYi X iYi X iYi N X X X Y XYi X X YY X Y X X Y XYiY X Y XYi X YYiYi XYi X

20、 Y X X X X X XYiYiYiYNi 1 xi 2 N i 1i 1 xi X i X iYi a00 a10 N i 1 xiYi Yi a Ni 1X iYi 11 i 1a20 a 1ixi X iX i Yi 02 i 1 xiYi Ni 1 i 1 iiiiiiiii12 201 N 3 a xi X iYi i N N 2 N 2Ni 1NN2342Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1232342223i i2ii i2i3ii iNi 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 12i i2ii i2i3Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 13i2ii

21、 i2i3ii iNi 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 12 N i 1 N i 1 N i 1 N i 1 N 2 i 1 i 12次多項(xiàng)式糾正的最小二乘法A U1 B1 X1 X iYi X iYi X iYi N X X X Y XYi X X YY X Y X X Y XYiY X Y XYi X YYiYi XYi X Y X X X X X XYiYiYiYNi 1 yi 2 N i 1i 1 yi X i X iYi b00 b10 N i 1 yiYi Yi b Ni 1X iYi 11 i 1b20 b 1iyi X iX i Yi 02 i 1 yiYi Ni 1

22、i 1 iiiiiiiii12 201 N 3 b yi X iYi i N N 2 N 2Ni 1NN2342Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1232342223i i2ii i2i3ii iNi 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 12i i2ii i2i3Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 13i2ii i2i3ii iNi 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 1Ni 12 N i 1 N i 1 N i 1 N i 1 N 2 i 1 i 12次多項(xiàng)式糾正的最小二乘法A U 2 B2控制點(diǎn)的評(píng)估(1)控制點(diǎn)的XY坐標(biāo)殘差（2）控制點(diǎn)的均方根誤差3、多項(xiàng)式糾正的原

23、理和方法多項(xiàng)式函數(shù)只是對(duì)地面和相應(yīng)圖像的擬合，不能真實(shí)描述圖像形成過(guò)程中的誤差來(lái)源以及地形起伏引起的變形，因此其應(yīng)用只限于變形很小的圖像如垂直下視圖像、圖像覆蓋范圍小或者地形相對(duì)平坦的圖像。基于多項(xiàng)式的傳感器模型，其定向精度與地面控制點(diǎn)的精度、分布和數(shù)量及實(shí)際地形有關(guān)。采用多項(xiàng)式糾正時(shí)，在控制點(diǎn)上的位置擬合很好，在其他點(diǎn)的內(nèi)插值可能有明顯的偏離，而與相鄰控制點(diǎn)不協(xié)調(diào)，即在某點(diǎn)出產(chǎn)生振蕩現(xiàn)象。3、多項(xiàng)式糾正的原理和方法3.3 多項(xiàng)式糾正法的適用范圍主要內(nèi)容1、遙感數(shù)字圖像的幾何畸變概述2、幾何糾正處理的通用流程3、多項(xiàng)式糾正的原理和方法4、糾正變換函數(shù) 通用構(gòu)像方程 純中心投影圖像 多中心投影圖

24、像 合成孔徑雷達(dá)圖像 新型遙感衛(wèi)星傳感器幾何模型-有理函數(shù)模型YZ4、糾正變換函數(shù)4.1 通用構(gòu)像方程WVOxyfPXPYPXSXYSAUpVPUPxo oyoSZS（1）傳感器坐標(biāo)系統(tǒng)：S-UVW（2）地面坐標(biāo)系統(tǒng)：O-XYZ（3）圖像坐標(biāo)系統(tǒng)：0-xyf4、糾正變換函數(shù)4.1 通用構(gòu)像方程（1）傳感器坐標(biāo)系統(tǒng)：S-UVW（2）地面坐標(biāo)系統(tǒng)：O-XYZ （3）圖像坐標(biāo)系統(tǒng)：0-xyf X X U Z P Z S W PA為遙感器坐標(biāo)系相對(duì)地面坐標(biāo)系的旋轉(zhuǎn)矩陣地面目標(biāo)P在地面坐標(biāo)系O-XYZ的坐標(biāo)為（X，Y，Z）P，P在遙感器坐標(biāo)系統(tǒng)S-UVW的坐標(biāo)為（U，V，W）P，遙感器S在地面坐標(biāo)系O-

25、XYZ的坐標(biāo)為（X，Y，Z）Sa1 cos cos sin sin sin a3 b3 c3 旋轉(zhuǎn)矩陣a1 a2A b1 b2c1 c24、糾正變換函數(shù)4.1 通用構(gòu)像方程a2 cos sin sin sin cos a3 sin cos b1 cos sin b2 cos cos b3 sin c1 sin cos cos sin sin c2 sin sin cos sin cos c3 cos cos 翻滾角、俯仰角、偏航角主要內(nèi)容1、遙感數(shù)字圖像的幾何畸變概述2、幾何糾正處理的通用流程3、多項(xiàng)式糾正的原理和方法4、糾正變換函數(shù) 通用構(gòu)像方程 純中心投影圖像 多中心投影圖像 合成孔徑雷達(dá)

26、圖像 新型遙感衛(wèi)星傳感器幾何模型-有理函數(shù)模型4.2 純中心投影圖像中心投影方式成像攝影是按小孔成像原理。根據(jù)中心投影特點(diǎn)，圖像坐標(biāo)和遙感器系統(tǒng)坐標(biāo)之間有如下關(guān)系：構(gòu)像方程為：x,y: 影像坐標(biāo)；Xp,Yp,Zp:地面坐標(biāo)；Xs,Ys,Zs：攝影中心的地面坐標(biāo)。 f: 像片主距。a,b,c: 三個(gè)角元素定義的33旋轉(zhuǎn)矩陣的系數(shù)，目的將影像坐標(biāo)換成地面坐標(biāo)系統(tǒng)。a1 ( X p X s ) b1 (Yp YS ) c1 (Z p Z S )a3 ( X p X S ) b3 (Yp YS ) c3 (Z p Z S )a 2 ( X A X s ) b2 (YA YS ) c2 ( Z A Z

27、S )a3 ( X A X S ) b3 (YA YS ) c3 ( Z A Z S )x fy f4.2 純中心投影圖像影像坐標(biāo)、地面坐標(biāo)以及外方位參數(shù)之間的關(guān)系：XZYXsYsDzyXYXA-XsYA-YsNSZAZA-ZsZs外方位元素地面點(diǎn)(XA-Xs, YA-Ys,ZA-Zs)xa 像點(diǎn)（X,Y,Z）4.2 純中心投影圖像中心投影光線交于同一點(diǎn) 共線方程定義了相機(jī)內(nèi)的幾何特征，即描述攝影中心與像片之間相關(guān)位置的三個(gè)參數(shù)：攝影中心S到像片的垂距f，像主點(diǎn)0在像框標(biāo)坐標(biāo)系中的坐標(biāo)x0,y0。內(nèi)方位元素（內(nèi)定向）4.2 純中心投影圖像當(dāng)求取像片的內(nèi)外方位元素后，就能在室內(nèi)恢復(fù)攝影光束的現(xiàn)狀

28、和空間位置，重建被攝影景物的立體模型，以獲取地面景物的幾何和物理信息。其中，內(nèi)方位元素一般視為已知，由制造商檢驗(yàn)攝影機(jī)并寫在儀器說(shuō)明書上。內(nèi)方位元素值正確與否，直接影響測(cè)圖精度，須對(duì)航攝機(jī)定期鑒定。4.2 純中心投影圖像內(nèi)外定向意義？如何獲取像片的六個(gè)外方位元素？1）全球定位系統(tǒng)GPS；慣性導(dǎo)航系統(tǒng).2）空間后方交會(huì)：利用一定數(shù)量的地面控制點(diǎn)，根據(jù)共線方程，反求像片的外方位元素。（已知像片的內(nèi)方位元素，至少三個(gè)地面點(diǎn)坐標(biāo)并測(cè)出相應(yīng)的像點(diǎn)坐標(biāo)）計(jì)算要點(diǎn)：1）計(jì)算的數(shù)學(xué)模型：共線方程按泰勒級(jí)數(shù)展開，取一次項(xiàng)（線性化）。2）在像片的四角選取四個(gè)或更多地面控制點(diǎn)，利用最小二乘法平差計(jì)算。主要內(nèi)容1、遙

29、感數(shù)字圖像的幾何畸變概述2、幾何糾正處理的通用流程3、多項(xiàng)式糾正的原理和方法4、糾正變換函數(shù) 通用構(gòu)像方程 純中心投影圖像 多中心投影圖像 合成孔徑雷達(dá)圖像 新型遙感衛(wèi)星傳感器幾何模型-有理函數(shù)模型 航天遙感圖像大部分是對(duì)地面一點(diǎn)或一線連續(xù)地掃描、同時(shí)平臺(tái)向前移動(dòng)的方式獲得的。4.3 多中心投影圖像在形成構(gòu)像方程式時(shí)，取每個(gè)像元素的瞬間位置為該片坐標(biāo)原點(diǎn)，因此圖像坐標(biāo)x和y值為零值，此時(shí)的構(gòu)像方程為：4.3 多中心投影圖像4.3.1 多光譜掃描儀為多光譜掃描儀的擺動(dòng)角度6個(gè)外方位元素、都是4.3 多中心投影圖像4.3.1 多光譜掃描儀由于多中心投影具有多個(gè)投影中心，對(duì)于不同的像元，構(gòu)像方程中的

30、 及不相同的。為遙感器的高度； 為遙感器飛行的地面速度； 為對(duì)應(yīng)于整景圖像坐標(biāo)原點(diǎn)的掃描時(shí)間，對(duì)應(yīng)于0。4.3.2 CCD直線陣列推掃式傳感器構(gòu)像模型縫隙攝影機(jī)成像4.3 多中心投影圖像上式中的外方位元素、都有4.3 多中心投影圖像4.3.2 CCD直線陣列推掃式傳感器構(gòu)像模型多個(gè)線陣列具有多個(gè)投影中心，構(gòu)像方程只對(duì)一條線陣列有效，對(duì)于不同的線陣列，可能不同。為對(duì)應(yīng)于整景圖像坐標(biāo)原點(diǎn)的掃描時(shí)間多中心投影圖像的幾何糾正： 多項(xiàng)式糾正法 共線方程糾正法 由于傳感器位置和姿態(tài)角的動(dòng)態(tài)性，其外方位元素在掃描運(yùn)行過(guò)程中的變化規(guī)律只能取近似表達(dá)，因而具有一定的局限性。 相對(duì)于多項(xiàng)式糾正法的精度提高并不明顯

31、。4.3 多中心投影圖像主要內(nèi)容1、遙感數(shù)字圖像的幾何畸變概述2、幾何糾正處理的通用流程3、多項(xiàng)式糾正的原理和方法4、糾正變換函數(shù) 通用構(gòu)像方程 純中心投影圖像 多中心投影圖像 合成孔徑雷達(dá)圖像 新型遙感衛(wèi)星傳感器幾何模型-有理函數(shù)模型 距離條件和多普勒條件方程式（ Range andDoppler Model，R-D 模型；Leberl模型） 共線條件方程（Konecy模型）4.4合成孔徑雷達(dá)圖像yrpd rpfyyYP為雷達(dá)往返脈沖與鉛垂線之間的夾角，oy為等效的中心投影圖像，f為等效焦距4.4合成孔徑雷達(dá)圖像4.4.1 等效共線方程構(gòu)像模型sDmyygmyys4.4.2 R-D模型：距離

32、條件r0Rgpp( X Z s ) 2 X s ) 2 ( Y p Y s ) 2 ( ZR 4.4合成孔徑雷達(dá)圖像 多普勒條件R V 0S （Xs, Ys, Zs）零多普勒線P（X, Y, Z）4.4合成孔徑雷達(dá)圖像4.4.2 R-D模型：多普勒條件 R-D模型：表達(dá)像點(diǎn)、目標(biāo)點(diǎn)和雷達(dá)天線中心三者之間的坐標(biāo)關(guān)系R Yp Ys X p X s Z p Z s Vx V Vy Vz 4.4合成孔徑雷達(dá)圖像多普勒條件R V 04.4.3 兩類構(gòu)像模型的比較R-D模型的優(yōu)點(diǎn)在于：（1）不需要在星載SAR的試場(chǎng)中使用任何位置確知的參考點(diǎn)，僅僅依靠影像本身的輔助信息即可；（2）與衛(wèi)星的姿態(tài)資料毫無(wú)關(guān)系，

33、避免了準(zhǔn)確性較差的姿態(tài)資料（翻滾、俯仰、偏航）的引入而帶來(lái)的誤差；（3）R-D模型的精度主要取決于星歷數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。隨著技術(shù)的提高，星歷數(shù)據(jù)會(huì)越來(lái)精確，所以定位的精度也會(huì)大大提高。4.4合成孔徑雷達(dá)圖像4.4.3 兩類構(gòu)像模型的比較R-D模型是根據(jù)像點(diǎn)距離方程和零多普勒條件建立的，雖然顧及了雷達(dá)傳感器的空間方位變化，但沒有考慮雷達(dá)姿態(tài)角的變化，因此在立體影像模型建立后，存在較大的上下視差。等效共線方程模型將SAR影像近似地看成線陣CCD方式的掃描影像，幾何模型采用CCD線掃描處理公式，它考慮了傳感器外方位元素的變化以及地形起伏的變化，共線方程便于應(yīng)用，但忽視了SAR圖像側(cè)視投影的特性。4.4合

34、成孔徑雷達(dá)圖像主要內(nèi)容1、遙感數(shù)字圖像的幾何畸變概述2、幾何糾正處理的通用流程3、多項(xiàng)式糾正的原理和方法4、糾正變換函數(shù) 通用構(gòu)像方程 純中心投影圖像 多中心投影圖像 合成孔徑雷達(dá)圖像 新型遙感衛(wèi)星傳感器幾何模型-有理函數(shù)模型 共線方程描述圖像的成像關(guān)系，需要知道傳感器的物理構(gòu)造以及成像方式。 高性能的傳感器參數(shù)，成像方式衛(wèi)星軌道不公開。商用遙感衛(wèi)星傳感器信息不向用戶公開（IKONOS，QuickBird）。有理函數(shù)模型（Rational Function Model, RFM）最初由Space Imaging公司提供4.5 新型遙感衛(wèi)星傳感器幾何模型-有理函數(shù)模型Num L ( P, L, H )Den L ( P, L, H )Num S ( P, L, H )Den S ( P, L, H )Y 正規(guī)化的像點(diǎn)坐標(biāo)X 正規(guī)化的地面點(diǎn)坐標(biāo)4.5 新型遙感衛(wèi)星傳感器幾何模型-有理函數(shù)模型 RFM是多項(xiàng)式模型的比值形式，是對(duì)不同的傳感器模型更為精確的表達(dá)形式。 RFM將地面點(diǎn)大地坐標(biāo)D（latitude, longitude,height）與其對(duì)應(yīng)的