遙感以及試卷

第5章

遙感圖像的幾何處理5.2遙感圖像的幾何變形5.2遙感圖像的幾何變形遙感圖像的幾何變形是指圖像上像元在圖像坐標(biāo)系中的坐標(biāo)與其在地圖坐標(biāo)系等參考坐標(biāo)系統(tǒng)中的對應(yīng)坐標(biāo)之間的差異。大學(xué)遙感信息其大學(xué)遙感信息其大學(xué)遙感信息其5.2遙感圖像的幾何變形遙感圖像的變形誤差可分為靜態(tài)誤差和動態(tài)誤差兩大類。靜態(tài)誤差：傳感器相對于地球表面呈靜止?fàn)顟B(tài)時所具有的各種變形誤差。動態(tài)誤差：由于地球的旋轉(zhuǎn)等因素所造成的圖像變形誤差。大學(xué)遙感信息其大學(xué)遙感信息其5.2遙感圖像的幾何變形變形誤差又可分為 誤差和外部誤差兩類。誤差：由于傳感器自身的性能技術(shù)指標(biāo)偏移標(biāo)稱數(shù)值所造成的。外部變形：在傳感器本身處在正常工作的條件下，由傳感器以外的各種因素所造成的誤差。1

傳感器成像方式引起的圖像變形全景投影變形與變形公式pd

y'

y

f

(

tan

)y

p

p大學(xué)遙感信息其全景投影變形圖形大學(xué)遙感信息其1.傳感器成像方式引起的圖像變形斜距投影變形與變形公式d

y

y'

f

(sec

tan

)ppy大學(xué)遙感信息其圖像斜距變形大學(xué)遙感信息其2.傳感器外方位元素變化的影響傳感器外方位元素是指傳感器成像時的位置(XS

YS當(dāng)外方位元素偏離標(biāo)準(zhǔn)位置而出現(xiàn)變動時，就會使圖像產(chǎn)生變形。這種變形一般由地物點(diǎn)圖像的坐標(biāo)誤差來表達(dá)，并可以通過傳感器的構(gòu)像方程推出。ZS)和姿態(tài)角

(,,

)。大學(xué)遙感信息其像點(diǎn)位移公式xs

s)]d

(xy

/

f

)d

yddx

(

f

/

H)dXs

(x

/

H

)dZs

[

f

(1/

fdy

(

f

/

H)dY

(y

/

H)dZ

(xy

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f

)d

[

f

(1

y2

/

f

2)]d

xd

22大學(xué)遙感信息其2.傳感器外方位元素變化的影響大學(xué)遙感信息其大學(xué)遙感信息其一條圖像線與中心投影相同，但x=0，推掃式成像儀的像點(diǎn)位移公式：yHdYs

dy

HfH)dwdZs

f

(1y2f

2dx

f

dXs

fd

ydk不同的行，其外方位元素是不同的，隨時間變化，因而產(chǎn)生很復(fù)雜的動態(tài)變形。推掃式成像儀圖像大學(xué)遙感信息其外方位元素對圖像的影響為x→0,y=tgθ*f時的誤差方程式，得到像點(diǎn)位移公式。dx

dxcos

dy

dycos2

掃描式成像儀圖像式中:θ為對應(yīng)于某像點(diǎn)的掃描角。dy

(

f

/

H

)

cos

dYs

(

f

/

H

)

sin

cosdZs

fddx

(

f

/

H

)

cosdXs

f

cosd

f

sin

dk2掃描式成像儀圖像像點(diǎn)位移公式大學(xué)遙感信息其2.傳感器外方位元素變化的影響大學(xué)遙感信息其2.傳感器外方位元素變化的影響真實(shí)孔徑側(cè)視姿態(tài)變化的影響d

d

dkd

0dk

0大學(xué)遙感信息其中心投影：投影誤差是由地面起伏引起的像點(diǎn)位移，當(dāng)?shù)匦斡衅鸱鼤r，對于高于或低于某一基準(zhǔn)面的地面點(diǎn)，其在像片上的像點(diǎn)與其在基準(zhǔn)面上垂直投影點(diǎn)在像片上的構(gòu)像點(diǎn)之間有直線位移。垂直成像時地形起伏的影響3.

地形起伏引起的像點(diǎn)位移大學(xué)遙感信息其對中心投影，在垂直攝影的條件下，地形起伏引起的像點(diǎn)位移為：h

r*

h

/HhHHyx

hhx

hy

在像片坐標(biāo)系中，在x、y兩個方向上的分量為：3.地形起伏引起的像點(diǎn)位移大學(xué)遙感信息其對于推掃式成像儀，由于x=0，所以＝０，而在y上方有：hy

y

*

h/H即投影差只發(fā)生在y方向（掃描方向）。3.地形起伏引起的像點(diǎn)位移大學(xué)遙感信息其對于逐點(diǎn)掃描儀成像，因地形起伏引起的圖像變形發(fā)生在y方向，得到地形起伏引起的逐點(diǎn)掃描儀圖像的投影差公式：H

Hhy

hx

0cos2

y

/

H

cos2h

ftg

cos2h

f

sin

cos

hhy

03.地形起伏引起的像點(diǎn)位移漢大學(xué)遙感信息其大學(xué)遙感信息其0pP

R

R2

h2

2HhδhδhPΔhP0S側(cè)視

成像高差產(chǎn)生的投影差亦與中心投影圖像投影差位移的方向相反，位移量也不同

。投影差h

Rp

Rp3.地形起伏引起的像點(diǎn)位移由于所以取當(dāng)△h>0時，也大于0為正值，反之為負(fù)值。投影差改正時用加法：

h

Rpp

2Hh

h2R2

h

Rp

Rp

hRp0大學(xué)遙感信息其地球曲率引起的像點(diǎn)位移與地形起伏引起的像點(diǎn)位移類似。只要把地球表面（把地球表面看成球面）上的點(diǎn)到地球切平面的正射投影距離看作是一種系統(tǒng)的地形起伏，就可以利用前面介紹的像點(diǎn)位移公式來估計地球曲率所引起的像點(diǎn)位移。關(guān)鍵要求得Δh。4.地球曲率引起的圖像變形大學(xué)遙感信息其地球曲率的影響大學(xué)遙感信息其根據(jù)圓的直徑與弦線交割線的數(shù)學(xué)關(guān)系可得：

h)h

(2R0D2因?yàn)樯鲜娇珊喕癁閔

2R0.h

D2

/

2R0地球曲率的影響大學(xué)遙感信息其地球曲率對中心投影圖像的影響有：

y

fh

hx

hx

2

22

1y

hy

2R

D

y

2R01

D

x2

H

2

x2

其中：Dx

Xp

Xs

Dy

YP

-

YS,

H

-(ZP

-

ZS)地球曲率對多光譜掃描儀圖像的影響有：22tg

y

()f2)'//2R0Hf

2H

2hx

0hx

y2

/(

R0其中：y是等效中心投影圖像坐標(biāo)，y1為全景圖像坐標(biāo)。地球曲率對側(cè)視 圖像的影響有：202222(tg

)

H

f

y

2R0

2R

H

hyhx

0地球曲率的影響大學(xué)遙感信息其大氣層不是一個均勻的

介質(zhì)，它的密度是隨離

地面高度的增加而遞減，因此電磁波在大氣層中時的折射率也隨高度而變化，使得電磁波的路徑不是一條直線而變成了曲線，從而引起像點(diǎn)的位移，這種像點(diǎn)位移就是大氣層折射的影響。5.大氣折射引起的圖像變形大學(xué)遙感信息其在常規(guī)框幅攝影機(jī)成像的情況下，整幅圖像是在瞬間一次成像，地球自轉(zhuǎn)不會引起圖像變形。地球自轉(zhuǎn)主要是對動態(tài)傳感器的圖像產(chǎn)生變形影響，特別是對遙感圖像。當(dāng)由北向南運(yùn)行的同時，地球表面也在由西向東自轉(zhuǎn)，由于圖像每條掃描線的成像時間不同，因而造成掃描線在地面上的投影依次向西平移，最終使得圖像發(fā)生。6.

地球自轉(zhuǎn)的影響大學(xué)遙感信息其地球自轉(zhuǎn)的影響地球自轉(zhuǎn)的影響大學(xué)遙感信息其圖像底邊中點(diǎn)的坐標(biāo)位移△x和△y，以及平均航偏角θ