(完整版)遥感数字图像几何精校正

遥感数字图像处理——几何精校正1.实验原理、目的和内容1.1.实验原理遥感图像纠正是通过计算机对图像每个像素逐个地解析纠正处理完成的，所以能够较清晰地改正线性和非线性变形误差。

几何精纠正的基本原理是回避成像的空间几何过程，直接利用地面的控制点数据对遥感图像的几何畸变本身进行数学模拟，并且认为遥感图像的总体畸变可以看做是挤压、扭曲、缩放、偏移以及更高次的基本变形的综合作用的结果。

因此，校正前后的图像相应点的坐标关系可以用一个适当的数学模型来表示。

1.2.实验目的采用图像-地图纠正法，对TM遥感图像进行几何精纠正，即把不同传感器具有几何精度的图像和地图中的相同地物元素精确地彼此匹配、叠加在一起，以满足集成的需要。

1.3.实验内容对南京市TM图像AA进行几何精纠正。

2.实验过程2.1.地图投影信息的获取进行精校正之前，应该获取标准图像的投影信息，利用ArcGIS或MapInfo软件即可查看投影类型为：GK Zone 20(Pulkovo 1942)2.2.显示需要校正的图像利用Envi导入图像，RGB合成，选择4，3，2波段即可2.3.选择控制点本实验中采用图像-地图纠正，在图像窗口中选择地面控制点（GCP），然后在地图窗口中找到同名地物点，记录点位的坐标信息（见图1）。

首先，进行图像-地图纠正，Map——Registration——Select GCPs：Image to Map。

再在Image to Map Registration窗口中，根据参照的矢量地图选择Gk Zone 20(Pulkova 1942)，确定后，弹出Ground Control Points Selection窗口。

在添加地面控制点：在图像窗口中移动光标，确定GCP的位置，然后在矢量地图窗口中确定同名地物点，并将其坐标拷贝到本窗口中的地图坐标文本框中。

确认合适后，单击Add Point产生一个同名地物点。

（见图2）依次进行下去，直到数量复合要求，一般需要6个以上，并且分布均衡（图3）选取控制点完毕后进行纠正，由于选取控制点数量较少，因此使用一阶多项式的方法，重采样方法为最临近采样。

几何精校正
• 又称为几何配准
– 是把不同传感器具有几何精度的图像、地图或数据集 中的相同地物元素精确地彼此匹配、叠加在一起的过 程。
– 由用户进行。 –重要性
• 第一，对遥感原始图像进行几何变形改正后，才能对图像信息 进行各种分析，制作满足量测和定位要求的各类地球资源及环 境的遥感专题图。
• 第二，当应用不同传感方式、不同光谱范围以及不同成像时间 的各种同一地域复合图像数据来进行计算机自动分类、地物特 征的变化监测或其他应用处理时，必须进行图像间的几何配准， 保证各不同图像间的几何一致性。
–对于第一种情况，只需要进行单片解析就可以了；对 于第二种情况，还需要立体模型的解算。
• 实际工作中所拍摄的相片有倾斜和旋转，因此必 须建立物体与相片之间的数学关系。
• 二 空间直角变换
–要建立物体与相片上相应影像的关系，
• 首先要确定摄影瞬间摄影中心与相片在地面设定的空间坐标系 中的位置与姿态，描述这些位置和姿态的参数称为相片的方位 元素。
• 由于摄影像机安装造成的误 差，像主点与像平面坐标系 原点并不重合；
– 像主点在像平面坐标系中 的坐标为xo,yo，
• 摄影中心到相片的垂距(主 距)f构成了内方位元素的三 个参数，内方位元素一般为 已知值，由摄影机鉴定单位 提供。
• 像点在像空间坐标系和像空间辅助坐标系 之间的变换关系式由传感器的方位元素得 来，内方位元素和外方位元素6个参数得出 构像方程解决像点的恢复，然后得出像点 与物点之间的构像方程以纠正影像。
–外部变形误差指的是传感器本身处在正常工作的条件下，由传感 器以外的各因素所造成的误差。
• 例如传感器的外方位(位置、姿态)变化、传感介质的不均匀、 地球曲率、地形起伏、地球旋转等因素所引起的变形误差等。

遥感图像的几何精纠正1．实验目的和内容内容：对TM影像进行几何纠正新定义投影方式并学会转换投影方式目的：学会利用多项式方法对TM遥感影像进行几何纠正2．实验结果图像—地图校正2.1 导入遥感影像与同一区域带有地理信息的地图【图1：待校正遥感影像与基准图】【图2：菜单栏中选择GCP菜单】【图3：图像—地图纠正界面（未选择GCP）】在遥感影像和地图中，选择同名地物点，，并将其保存，重复操作，一般是10~20个，误差控制在2个像元以下。

【图4：选择图像—图像纠正数据源】【图5：控制点选择界面（未选择GCP）】【图6：已选择控制点界面】选择的控制点，导致校正的精度误差较大，需要按照控制点误差从大到小逐渐修整。

【图7：GCP控制界面（误差修正后）】将符合要求的GCP进行保存，以方便再一次的使用。

【图8：保存GCP坐标窗口菜单】利用这些GCP对遥感影像进行几何纠正【图9：一阶多项式选择界面】【图10：一阶多项式校正前后对比】【图11：二阶多项式选择界面】【图12：二阶多项式校正前后对比】自定义投影【图13：目标文件】对于ellipse.txt添加如下字段【图14：ellipse修改视图】对于datum.txtt添加如下字段【图15：datum修改视图】按照书中提示，完成参数的填写，所完成的界面如下图所示：【图16：增加新定义坐标界面】保存新定义的投影。

【图17：加入新投影】【图18：保存新投影】转换投影【图19：转换投影选项示意】【图20：转换投影方式】【图21：选择新的投影方式】3．结果分析1.由GCP点选择可以看出，GCP应当选择的数量适当，不能过少，且控制点的选择不能过于集中，实验表明往往控制点的分布比数量对校正图像的影响更大2.在选择多项式是，除非确定图像有明显扭曲变形，不然不适宜选用3阶多项式。

遥感图像的几何精校正
原理：
几何精校正的原理
∑∑=-=='n i i
n j j i ij y x a x 00
∑∑=-=='n i i n j j i ij y x b y 00
当n=1时，畸变关系为线性变换，
y a x a a x 011000++='
y b x b b y 011000++='
上述式子中包含a00、a10、a01 、b00、b10、b016个未知数，至少需要3个已知点来建立方程式，解求未知数。

当n=2时，畸变关系式为
20211220011000y a xy a x a y a x a a x +++++='
20211220011000y b xy b x b y b x b b y +++++='
包含12个未知数，至少需要6个已知点来建立关系式，解求未知数。

1、遥感影像与地形图的对比
思考地形图为什么发生了旋转？
矢量数据为什么无法和遥感影像叠加。

2、裁切遥感影像
建立一个AOI
用AOI裁切图像
3、几何校正
注：反复练习多选控制点。

4、用矢量边界裁切影像
为何现在的矢量数据可以和遥感影像叠加了？。