第五章-遥感图像处理基础.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,第五章 遥感数字图像预处理,5.1 遥感图像几何校正,5.2 遥感图像辐射校正,5.3 遥感图像增强与变换,5.4 遥感图像中的特征提取,概述,第五章 遥感数字图像预处理,预处理是最初的也是最基本的影像操作。,消除几何畸变的称为,几何校正,；,消除辐射量失真的称为,辐射校正,；,为了更好地分析和使用图像，还需要进行图像,增强、滤波、变换和特征提取,等处理，从而更准确地获取所需的目标信息。,概述,5.1 遥感图像几何校正,遥感图像在获取过程中，因传感器、遥感平台以及地球本身等方面的原因导致原始图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、方位等特征与参照系统中表达要求不一致时，就产生了,图像几何畸变,。,产生来源总体可分为两类：一是,系统性内部误差,（传感器性能、结构等因素）；二是,随机性外部误差,（传感器以外的因素如地球曲率、地形起伏、地球自转、飞行姿态等）,遥感数据被接收以后，,首先由接受部门进行系统性内部误差校正，,但处理后仍有较大几何偏差，,仍需要用户做进一步几何校正。,遥感图像几何畸变的来源,5.1 遥感图像几何校正,如下图，MON称为全景面。当传感器扫描角度较大时，图像变形影响更加突出，造成边缘景物在图像显示时被压缩，称为全景畸变。,遥感图像几何畸变的来源,5.1 遥感图像几何校正,投影斜距变形：,斜距投影变形的传感器通常是侧视雷达。,遥感图像几何畸变的来源,5.1 遥感图像几何校正,传感器外方位元素变化的影响：,传感器的外方位元素通常指的是传感器成像时的位置和姿态。当这些元素偏离标准位置而出现变动时，就会出现图像变形。这种变形一般由地物点影像的坐标误差来表达，并可以通过传感器的构像方程得以解析。,六个外方位元素，对整幅图像的综合影响是使其产生平移、缩放和旋转等线性或扭曲等非线性变形。如下图所示：,遥感图像几何畸变的来源,5.1 遥感图像几何校正,遥感图像几何畸变的来源,5.1 遥感图像几何校正,地球表面曲率的影响：,地球表面是曲面，这一因素的影响有两个方面：,一是像点位置移动。,当选择的投影平面是地球的切平面时，地面点相对于投影平面有一高差。,遥感图像几何畸变的来源,5.1 遥感图像几何校正,大气折射的影响：,大气对辐射的传播产生折射。由于大气的密度分布从下向上越来越小，折射率不断变化，因此折射后的辐射传播不再是一条直线，从而导致传感器接收的像点发生位移。,遥感图像几何校正原理,5.1 遥感图像几何校正,几何校正是指从具有几何畸变的图像中消除畸变的过程。换句话说，是确立图像上的像元坐标（图像坐标）目标地理坐标（地图坐标）的对应关系（坐标变换）。,几何校正的种类,5.1 遥感图像几何校正,几何校正包括,粗校正,和,精校正,两种：,粗校正一般由遥感数据接收站处理,，也称为系统级的几何校正。它仅作系统误差改正，即利用卫星等所提供的轨道和姿态参数对原始数据进行校正。,可以有效地改正传感器内部造成的畸变，但处理后的图像仍有较大的几何偏差。,需要进一步进行校正，即几何精校正。,几何校正的种类,5.1 遥感图像几何校正,几何精校正在粗校正的基础上进行,，可以由遥感数据部门完成，也可以由用户完成。,方法是利用地面控制点，用某种数学模型来近似地描述遥感图像的几何畸变过程，并利用畸变的遥感图像与标准地图之间的一些对应同名点（控制点）求得这个畸变模型，然后利用该模型进行几何校正。,这种方法不考虑畸变原因，只考虑如何利用畸变模型来校正图像。,几何校正的基本思路,5.1 遥感图像几何校正,校正的最终目的是确定校正后的图像的行列数值，然后找到新图像上每一像元的亮度值。,几何校正的一般过程,5.1 遥感图像几何校正,遥感图像几何校正包含,两个方面,：一是图像像元空间位置的转换，即将图像坐标转变为地图坐标；二是对坐标转换后的像元亮度进行重采样。,由于人们已习惯使用正射投影地形图或已校正过的影像，因此对各类遥感都必须以地面测量控制点、地形图或已校正的影像为基准进行几何校正。,其步骤如下：,几何校正的方法,5.1 遥感图像几何校正,共线方程法：,方法严密、比较精确，但计算复杂且需要控制点高程数据，故应用受到限制。,多项式拟合法：,地面平坦区域具有足够好的精度，计算方便，应用广泛。,建立数学模型,找到一种数学模型，建立变换前图像坐标(x,y)与其地面同名像点地图坐标(u,v)之间的关系：,几何校正的方法,5.1 遥感图像几何校正,通常，数学关系f为二元n次多项式：,展开后得到（常用二元二次式）：,控制点的选取,5.1 遥感图像几何校正,估算误差：,当多项式次数选定以后，用所选定的控制点坐标计算每个地面控制点的均方根误差：,估算坐标与原坐标之间的差值大小代表了每个控制点几何校正的精度。,既可检查有较大误差的地面控制点，又可得到累计的总体均方根误差。通常用户会指定一个阈值，如果超出，则需要重新选择控制点。,输出图像边界与大小,5.1 遥感图像几何校正,当求出多项式系数后，需要确定校正后图像的输出边界范围。（边界、行列数、图像坐标）,呵呵怎么不说话,灰度重采样,5.1 遥感图像几何校正,几何校正中，由于前后图像的分辨率可能变化，像元点位变换等原因，不能简单地用原图像像元灰度替代输出图像的灰度值。一般来说，新点的灰度介于邻点灰度，因此常用内插方法：,1、最近邻法,优点是方法简单，,速度快。缺点是,精度差，灰度失,真大。,灰度重采样,5.1 遥感图像几何校正,2、双线性内插法,优点是计算量和精度适中，缺点是破坏了原有数据，具有平滑的效果。,灰度重采样,5.1 遥感图像几何校正,3、三次卷积内插法,优点是具有均衡化和锐化的效果，但计算量太大，破坏了原有数据。,