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光机扫描图像变形机理及其几何校正方法

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合 ， 就 需 要 分 析 图 像 的 变 形 特 征 ， 究 图 像 的 变 形 机 理 这 研
变是 光 机 扫 描 图像 的 系统 畸 变 ， 是光 机 扫描 的 固有 缺 陷 。
＼ ＼ ＼ ＼ 厂 、 ／ ＼ ＼ ＼ ／ ＼ 。 ＼ 、 ＼ ＼ ＼ ＼． ＼ ＼ ／ ＼ ＼ ＼ ＼／ ＼ ＼ ＼
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固 定 的 横 向 比 例 尺
及 影响 因素 ， 理 地选 择 图像 畸 变校 正方 法 与模 型 ， 图 合 对 像 进 行 几 何 变 形 校 正 ， 除 形 变 ， 到 能 与 其 它 具 有 地 理 消 达
坐标 图件 的匹配 。
固定 的 纵 向 比例 尺 Ａ垂 直 航 空 像 片 ．
关 键 词 ： 扫描 图像 ； ； 光机 畸变 几何校正
●
中图 分 类 号 ： Ｐ ５ Ｔ ７
文献标识码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ １ ０ ７ （０ ７ ０ — ０ １ ０ １０ — ２ ０ ２ ０ ）１ ０ ４— ３
Ｉ ａ ｅ Ｄｅ ｏ ｍａｔｏ Ｍ ｅ ｈ ｉｍ ｆＰｈｏ ｏ ｍ ｇ ｆｒ ｉ ｎ ｃ ａｎ ｓ ｏ ｔ －ｍ ｅ ｈａ ｃ ｌ ｃ ｎ ａ ｉ
变 化 的 横 向
比
１
２ 光机扫 描 图像 畸 变特征
光 机 扫 描 包 括 卫 星 与 航 空 扫 描 ，其 扫 描 成 像 机 理 相 似 ，
图像 畸 变 有着 共 同 的特 征 。 在平 原 区 或 内 陆 盆 地 ， 面较 平 地
、
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工程地质技术方法研完所 ， 保定 ０ １５） ７０ １
摘要： 本文从分析研究光机扫描图像变形机理及影响因素人手， 结合Ｅ Ｄ Ｓ Ｒ Ａ ￣感图像处理件的功能， 较详实地
介 绍 了扫 描 图 像几 何 校 正 的 方 法模 型 及 工作 程 序 ， 用 工作 实 例 对 几 何 校 正 方 法 以 及 校 正 精度 做 了有 力 证 明 。 并
２． ｔｔ ｅｏｆＨ ｙｄ ｏ ｏｌ ｙ ａ ｇｉ ｅ ｎｇ Ｉ ｉ ｎｓ ｕｔ ｒ ｇｅ ｏｇ ｎｄ Ｅｎ ｎｅ ｒ ｉ
Ｇｅ ｌｇ ｃ ｎｑ ｅ，ＣＧＳ Ｂａ ｄｎ ７ ０ １ ｏｏ ｙ Ｔｅｈ ｉｕ ｓ ， ｏ ｉｇ０ １ ５ ）
Ａｂｓ ｒ ｃ Ｔｈｉ ｔ ａ ｔ： ｓ ｐｅ ｐ ｅ ｅ ｓ ｎ ｎｔｏｄ ｔ ｏ ｒ ｓａ ｃ ｏｎ ｈｅ ｅ ｈ ｎ ｓ ｏ ｍ ａ ｅ ｅ ｏ ｍ ａｉ ｏ ｏｔ — ｐａ ｒ ｒ ｓｎｔ ａ ｉ ｒ ｕｃｉ ｏｎ ｆ ａ ｅｅ ｒｈ ｔ ｍ ｃ ａ ｍ ｉ ｆ ｉ ｇ ｄ ｆ ｒ ｔ ｏｎ ｆ ｐｈ ｏ — ｍ ｅ ｈａ ｃ ｌｓａ ｎ ｎｇ ａ ｎ ｎａｙｓ ｏ ｔ ｎ ｕｅ ｅ ｆｃ ｏ ，ｔ ｒａｔ ｒａ ｃ ｐｒｈｅ ｓｖ ｌ ｉ ａｉ ｈｅ ｍ ｅｈ ｏｄ ｌ ｃ ｎ ａ ｃ ｎ ｉ ｉ ｎｄ ａ ａ ｌ ｉ ｆｉ ｉｆ ｎｃ ａ ｔ ｒ ｈｅ ｅ ｆｅ ｏｍ ｅ ｎ ｉｅ ｅｕｃｄ ｔ ｓ ｓ ｌ ｓ ｏｎ ｏｆｔ ｔｏｄ ｍ ｅ
维普资讯
２ ０ 年Hale Waihona Puke ０ ７第 １期 影
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技
术
光机 扫描 图像 变形机 理 及 其 几何校 正 方 法
李 巨芬 ， 杨进 生。杨 英健 ，
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（． 国地 质 大学 ， ￣４０ ７ ；． 国地 质 调 查 局 水 文 地质 １中 武 ３ ０ ４２中
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航向
坦 ， 路 、 屋 等 建 筑设 施 在 扫描 图像 上 的 变 形 较 明 显 。图 像 道 房 上 ， 近 与 扫 描 线 垂 直 方 向 的 两 外 侧 地 物 影像 被 压 缩 ， 形 靠 圆 变 成 椭 圆形 ， 长 轴 方 向与 航 向 一 致 ； 两 条 边 平 行 于航 向 其 有
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ｌ 前 言
光 机 扫 描 图 像 在 实 际 工 作 中 应 用 最 为 广 泛 ， 别 是 利 特 用 航 空 热 红 外 扫 描 图 像 探 测 地 下 石 油 管 线 、 置 城 市 建 设 布 规 划 等 ，遥 感 图 像 在 这 些 领 域 中 的 应 用 精 度 一 般 要 求 较 高 ， 图 像 的 解 译 成 果 通 常 需 要 与 Ｇ Ｓ 理 息 信 系 统 相 结 Ｉ地
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激光振镜扫描图形失真及校正方法

激光振镜扫描图形失真及校正方法

y
采用二次多项式代替原来的线性关系， 可将式 (8)式(9)转化为： x æ ì ⋅ e ± d 2 + y 2 ö + m 1 x + m 2 y + m 3 xy ïx ′ = ø k è í ï x x = n + n + n ′ 1 2y 3 y îy (10) 这就是理论点和失真点之间的二阶关系。
光束经过镜 2 后的偏转角为 2θ y 。当激光束垂直射 到工作台时， 激光束在工作台面上的投影为 (0， 0) 点， 此时镜 1 与镜 2 的偏转角 θ x 和 θ 分别为零。当
y
激光束射到工作面上的任一点 ( x，y ) 时， 可以得出
1 振镜扫描系统失真原因分析
1.1 映射关系非线性 如图 1 所示的坐标系中， 激光束入射方向平行 于 X 轴， 其偏 X 轴振镜(镜 1)以平行于 Z 的轴转动， θ θ Y 转角为 x ， 光束经过镜 1 反射后的偏转角为 2 x ； 轴振镜(镜 2)以平行于 X 的轴转动， 其偏转角为 θ y ，
2( p， - q)、 正方形顶点的位置坐标为别为 1( p，q)、 （x，y） 3( - p，q) 、 4( - p， - q) ， 畸变坐标为 ， 以x
若镜 1 固定且 θ x ≠0， 令 2 θ x =a， 则由式 （1） 有：
( x - e ⋅ a) y2 - 2 =1 2 d (d ⋅ a)
（6）
n2 = k3 (m1 x + m2) + k 4 。由此得出点 ( x，y) 和 ( x ′ ， y ′ )的关系式：
此时， 光束在 y 轴没有畸变。由式 （5） 和式 （6） 得出失真图形的校正函数为： x æ 2 ì ⋅ d + y 2 + eö ïx ′ = ø k è （7） í ï = ′ îy y 假设理论上的直线为 y = k1 x + k2 ， 失真后的直 线为 y ′ = k3 x ′ + k 4 ， 两条直线经过平移后得到 n1 y +
放射科医学图像的几何校正与影像畸变的矫正

放射科医学图像的几何校正与影像畸变的矫正

放射科医学图像的几何校正与影像畸变的矫正放射科医学图像在诊断和治疗过程中起着至关重要的作用。

为了确保图像的准确性和可靠性，需要进行几何校正和影像畸变的矫正。

本文将介绍放射科医学图像的几何校正和影像畸变的矫正方法，以提高医学图像的质量和准确性。

一、放射科医学图像的几何校正放射科医学图像的几何校正是指通过数学方法，对图像进行几何变换，以纠正由于成像设备或体位不准确导致的图像形变和尺寸失真。

几何校正可以分为图像旋转、平移、缩放和扭曲等几个方面。

1. 图像旋转图像旋转一般是通过调整图像中某一角度的旋转来实现。

旋转角度的选择取决于成像设备的角度偏差和体位错位的程度。

常用的旋转方法包括仿射变换、旋转矩阵和旋转向量等。

通过旋转操作，可以将图像中的主要结构和解剖部位调整到正确的位置，提高医学图像的可读性和解释性。

2. 平移校正平移校正是指通过图像的平移操作，将图像中的解剖部位从一个位置移动到另一个位置，以纠正由于体位错误或成像设备位置不准确导致的图像偏差。

平移校正一般使用平移矩阵或平移向量进行计算，并通过调整图像中的像素值实现。

平移校正可以保持图像的比例关系和尺寸不变，仅调整图像位置，提高图像的空间定位准确度。

3. 缩放校正在放射科医学图像中，由于成像设备的参数误差或成像距离的变化，图像的尺寸可能发生缩放。

为了纠正图像中的尺寸失真，可以使用缩放校正方法进行处理。

缩放校正一般通过调整图像中的像素间距和像元大小来实现。

常用的缩放校正方法包括线性插值、双线性插值和双三次插值等。

通过缩放校正，可以恢复图像的准确比例和尺寸。

4. 扭曲校正扭曲校正是指纠正图像中的形变和畸变，使其更符合真实的解剖形态。

扭曲校正的方法较为复杂，一般利用非刚性变换模型进行计算。

在扭曲校正中，常用的方法包括B样条插值、流体变形模型和非线性拟合等。

通过扭曲校正，可以消除图像中的非线性形变和畸变，提高医学图像的形态学准确性。

二、影像畸变的矫正影像畸变是指由于成像设备本身的特性或成像过程中的干扰因素导致的图像形态和结构失真。

影像几何纠正的原理和方法

影像几何纠正的原理和方法


3次 更好的图像质量， 计算量很大。 卷积 细节表现更为清楚。 内插
欲以三次卷积内插获得 好的图像效果，就要求 位置校正过程更准确， 即对控制点选取的均匀 性要求更高。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
直接法单片纠正步骤
(1) 迭代求解地面点三维坐标
① 求解物方三维坐标初值。地面高程初值赋 为测区高程平均值
x Gx (r,c, z)
y
Gy
(r,
c,
z)
② 迭代求解物方三维坐标
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
(2) 计算像点坐标
设正射影像左上角点的平面坐标为 (xmax, ymin) ，
地面采样距离为 M ，则利用
r' c'
(xmax x)/ (y ymin)/
M M
可求得任意地面点在正射影像上对应的像点坐标。
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
影像纠正主要处理过程
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
2 几何纠正的方案
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
直接纠正方案
直接纠正方案从原始图像阵列出发，按行列的顺序依
次对每个原始像素点位求其在地面坐标系(也就是输 出图像坐标系)中的正确位置，
X
Y
FX (x, y, Z ) FY (x, y, Z )
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
辛克函数
最近邻法
资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
图像中两相邻点的距离为1，
取与所计算点(x,y)周围相邻 的4个点，比较它们与被计 算点的距离，哪个点距离最 近，就取哪个的亮度值作为 （ x,y ） 点 的 亮 度 值 f （ x ， y）。设该最近邻点的坐标 为（k,l）,则
影像几何纠正的原理与方法

影像几何纠正的原理与方法

影像几何纠正的原理与方法影像几何纠正是一种处理数字图像的方法，它旨在消除由于摄像机或摄影机位姿不正确或相机系统误差引起的图像畸变。

影像几何纠正的目标是获得准确的几何尺寸和形状的图像，从而能够进行精确的测量和分析。

以下是影像几何纠正的原理和方法的介绍。

一、影像畸变原理畸变是由于相机光学系统中的各种因素引起的，例如透镜形状、透镜组件组装不正确、镜头中心点的不对称等。

它会导致图像中的线条弯曲和形状变形现象。

影像畸变可以分为径向畸变和切向畸变两种类型。

径向畸变是由相机透镜的形状引起的，主要表现为图像中心与边缘的特征点与几何理想位置之间的距离不一致，以及边缘特征点的扩散变形。

径向畸变可以通过数学模型进行建模和校正，最常用的模型是径向对称畸变（radial symmetric distortion）和径向非对称畸变（radial asymmetric distortion）。

切向畸变是由于相机透镜组件的组装误差而引起的，主要表现为图像中特征点的扭曲和形状变形。

切向畸变可以通过数学模型进行建模和校正，最常用的模型是切向对称畸变（tangential symmetric distortion）和切向非对称畸变（tangential asymmetric distortion）。

二、影像畸变校正方法1.标定法：这是一种将相机的畸变参数与几何透视进行校正的方法。

标定法需要在摄像过程中采集一系列已知几何形状的校准物体的图像，并利用这些已知物体的几何特征进行优化求解，从而获取相机的畸变参数，并据此对所有图像进行校正。

2.特征点检测法：这种方法是通过检测图像中的特征点，并将其与理想的几何位置进行比较，从而估计并校正畸变。

特征点可以是直线的端点、圆的周长上的点等。

该方法通过对图像中的特征点进行配准和校正，可以获得较高精度的几何校正结果。

3.基于几何模型的校正法：这种方法通常利用已知的相机几何模型对图像进行纠正，例如针孔相机模型或透镜模型。