① 圖像校正的圖像校正分類
圖像校正主要分為兩類:幾何校正和灰度校正。
圖象幾何校正
其思路是通過一些已知的參考點,即無失真圖象的某些象素點和畸變圖象相應象素的坐標間對應關系,擬合出映射關系中的未知系數,並作為恢復其它象素的基礎。
幾何校正的基本方法是:
首先建立幾何校正的數學模型;
其次利用已知條件確定模型參數;
最後根據模型對圖像進行幾何校正。
具體操作通常分兩步:
①對圖像進行空間坐標變換;首先建立圖像像點坐標(行、列號)和物方(或參考圖)對應點坐標間的映射關系,解求映射關系中的未知參數,然後根據映射關系對圖像各個像素坐標進行校正;
②確定各像素的灰度值(灰度內插)。
② 幾何校正
幾何校正
幾何校正就是校正成像過程中所造成的各種幾何畸變,將圖像數據投影到平面上,使其符合地圖投影系統的過程。影像上的像元相對於地面目標的實際位置發生擠壓、扭曲、拉伸和偏移等。
將地圖坐標系統賦予圖像數據的過程,稱為地理參考(georeferencing)或地理編碼(geo-coding),由於所有地圖投影系統都遵循於一定地圖坐標系,因此幾何校正包含了地理參考過程。
引起幾何畸變的原因:遙感平台的位置和運動狀態變化、地形起伏,地表曲率,大氣折射和地球自轉等。幾何校正就是糾正這些畸變,確定校正後圖像的行列值,並找到新圖像中每一像元的亮度值,從而實現配准校正。
常用幾何校正方法有:(1)基於多項式;(2)基於共線方程;(3)基於有理函數;(4)基於自動配準的小面元微分糾正。方法(1)的主要步驟有:選取地面控制點(Ground Control Point,GCP),多項式校正模型構建,重采樣。
N次多項式控制點的最少數為(N+1)(N+2)/2,控制點選取原則:選取圖像上容易分辨並精確的點,如道路的交叉點,河流的分叉處等。圖像邊緣選取一定數量特徵點,特徵點均勻分布在整幅圖像上。
重采樣:控制點的像元一一定位後,為得到圖像上各點的亮度值,需要按照一定規則對圖像中各個位置像元的亮度值進行計算。重采樣的方法有:
(1)最鄰近法:將最鄰近像元值直接賦予輸出像元。速度快且不改變原始柵格值。
(2)雙線性內插法:採用雙線性方程和2x2窗口計算輸出像元值。更光滑,但改變了原來的柵格值。
(3)三次卷積法:三次方程和4x4窗口計算輸出像元值。
圖像控制點。 英文: image control point 。釋文: 圖像幾何校正、投影變換和圖像配准等幾何變換中,在圖像上選取的用於建立幾何變換函數的參考點。當以地面實際坐標(經緯度、地圖投影坐標等)為參照進行幾何變換時,這時的控制點又稱為地面控制點(ground contml point,GCP)。每個控制點應包含兩組坐標數據,即在輸入圖像上的坐標和在輸出圖像上的坐標,因此又稱為控制點對。
隨著建築物越來越多,測量標志對建築也越來越重要。控制點是作為施工控制的測量坐標點,是地形圖平面測量的主要測量依據,在地形圖上標記有表示控制點的符號,該控制點是地面上控制點標志的代表。其實測量標志有很多種,例如水準點標志、控制點標志、GPS點標志等測量標志都是用來標定地面測量控制點的位置。控制點標志具有外形美觀、物美價廉、能長期保存、數據十分精確等優點。可根據用戶的要求刻字、編號,數據記錄清晰,方便尋找,是控制測量中不可或缺、充分提升測繪單位形象的優質產品。控制點標志為社會的各方面提供了真實可靠、准確權威的地理國情信息,對於優化國土空間開發利用、促進人與自然協調發展等方面起著十分重要的作用,不僅是國家賦予測繪工作的重要使命,還是測繪事業科學發展的重要戰略選擇。
水準點標志、 控制點標志 、GPS點標志等測量標志都是用來標定地面測量控制點位置的。那這些點又有哪些種類呢?下面就為大家詳細介紹一下:
1.基線點:採用精密的儀器和精湛的技術方法來直接測量一段或多段直線的長度,作為起算數據或檢校標准,這樣的直線就是基線,基線的端點一般會設置測量標志,這樣的點就被稱為基線點。可以通過基線檢定來與測距真實長度對比,從而發現儀器是否出現問題,使測量精度更有保障。
2.導線點:進行測量工程時,在地面上選取一系列的點並為其設置測量標志,連成折線後測量其長度與轉折角,這樣的折線就被稱作導線,這些點就是導線點。
3.重力點:它是用來測量重力加速度的點,重力測量的成果能夠使大地測量的成果准確歸算到橢球面,它是石油開發、礦物勘探的重要手段,而且還能為當今的衛星軌道計算提供重要的導航參數。
4.三角點:根據測量工程中的規范選取好相應的點,然後將以這些點為定點的三角形連接成為三角網,這些點就是三角點,它可以為經濟建設與地形測繪提供基本的平面控制。
5.天文點:它是採用天文測量來測定的地面點,可用來確定觀測地點的天文經度和緯度以及某一方向的方位角。
6.水準點:在高程式控制制測量中,經常採用水準測量的方法來測定其點位,所測得的點就是水準點,它為地形測繪、礦山開采、城市建設等提供了精確的高程式控制制。
7.全球衛星定位點:它也被稱為GPS點,是用衛星定位技術獲得的控制點。
以上就是地面測量 控制點 的種類了,在實際的測繪工作中,所用到的點自然不止這些,相關測量單位要根據工程具體情況合理選擇選擇測量方式,標定測量點。
國產影像數據中的*.rpc/*.rpb文件,即RPC文件
Rational Ploynomial Coefficient 有理多項式系數模型。用於幾何校正,將地面點大地坐標系與其對應的像點坐標用比值多項式關聯起來,這就像數字攝影測量學上在外場用單反拍張照片,並求出其內外方位元素,已知對應像點坐標的大地坐標值(一般為三對以上)將相片的所有像點坐標轉換為大地坐標的求解過程。
提供RPC的主要原因:影像供應商不提供衛星和感測器參數,當然RPC模型方便性和實用性。
③ 幾何校正的原理和過程
幾何校正原理:框幅式遙感影像圖的幾何校正手段分為光學校正和數字校正。傳統 的遙感影像圖校正多採用光學校正 ,這種方法在數學上有一定 的局限 ;而數字校正建立在嚴格的數學基礎上,可以逐點逐行進行校正,所以它要求各種類型感測器圖像 實行嚴格校正。通過數字校正,改正原始圖像的幾何變形 ,產生符合某種地圖投影的新圖像。
遙感影像圖的幾何校正有3種方案 ,即系統校正、利用控制點校正以及混合校正。
幾何精校正就是利用地面控制點GCP對各種因素引起的遙感圖像幾何畸變進行校正。從數學上說,其原理是通過一組 GCP建立原始的畸變圖像空間與校正空間的坐標變換關系,利用這種對應關 系把畸變空間中全部元素變換到校正空間中去,從 而實現幾何精校正。
系統幾何校正的關鍵是建立地球固定坐標系中LOS和未校正圖像平面到校正圖像平面之間的相互轉換關系。
常用的方法有:基於多項式的遙感圖像糾正、基於共線方程的遙感圖像糾正、基於有理函數的遙感圖像糾正、基於自動配準的小面元微分糾正等。
應用是:多光譜、多時相影像配准和遙感影像制圖,必須經過上述幾何校正。因人們已習慣於用正射投影地圖,故多數遙感影像的幾何校正以正射投影為基準進行。某些大比例尺遙感影像專題制圖,可採用不同地圖投影作為幾何校正基準,主要是解決投影變換問題,一些畸變不能完全得到消除。遙感影像的幾何校正可應用光學、電子學或計算機數字處理技術來實現。
④ 幾何校正為什麼常用間接法
因為該方法能保證校正後圖像的像元在空間上均勻分布。間接法最為常用,因為該方法能保證校正後圖像的像元在空間上均勻分布,但不足之處在於需要進行灰度重采樣。
⑤ 測區ETM+衛星圖像幾何校正
遙感圖像幾何校正處理有兩個目的,一是消除遙感圖像在其形成過程中產生的各種幾何位置畸變,另一種目的是經過幾何校正處理,使遙感圖像帶有經緯度球面坐標或大地坐標,便於與地形圖對比分析。衛星遙感數據地面接收站(簡稱地面站)提供的遙感數據,一般已對遙感器本身和地球自轉造成的系統幾何畸變作了常規的幾何校正處理(常稱為粗校正),這里主要介紹對遙感圖像中殘存的非系統畸變的幾何校正處理(又稱為精校正)。這種校正,通常是從遙感圖像空間到制圖空間(標准制圖空間)的投影變換。因此,遙感圖像幾何校正一般涉及地球投影變換。
故此我們首先建立以1954年北京坐標為基準的坐標系(與頭文件中的坐標系相一致),並以項目名稱命名為「YULIN」,為以後幾何校正做好准備。
(一)圖像系統幾何校正
(1)正東方向調整,由頭文件中知正東方向線分別為-9.13°、-9.16°,故對各數據分別旋轉9.13°、9.16°(圖6-2)。
圖6-2 由正東方向對數據進行校正
校正後,以一些特徵點檢查其結果,比如124-44石南嶺蒙水庫西壩首坐標XX=361304.541,YY=2544933.606,校正結果為XX=361463.36,YY=2545168.83(圖6-3左),誤差分別為-158.819及-235.224,達到系統幾何校正產品(Level2)的要求。124-45鎮隆幅良德水庫南壩首坐標XX=498126.88,YY=2449931.34,校正結果為XX=504210.54,YY=2479499.73(圖6-3右),誤差分別為-6083.66及-29568.39,校正精度太差。故而不能用正東方向角旋轉圖像的方法來進行系統幾何校正。
(2)以頭文件中所給的圖像角點及中心點與地理坐標的對應關系,兩景圖像分別為1~7波段、6波段、8波段生成在已建立的坐標系「YUILN」內的校正控制點文件(GCP文件)(圖6-4)。以這些GCP文件對分別對相應的波段進行校正。
校正完畢後,打開圖像,將方里網線在圖像上顯示,可以見到原來明顯傾斜的方里網線現在已經大致水平(圖6-5)。
同樣以嶺蒙水庫及良德水庫來校驗結果的誤差。124-44石南嶺蒙水庫西壩首坐標XX=361353.53,YY=2544921.44,校正結果為XX=361463.36,YY=2545168.83(圖6-6左),誤差分別為-109.83及-247.39,達到系統幾何校正產品(Level2)的要求。124-45鎮隆幅良德水庫南壩首坐標XX=498104.25,YY=2449959.72,校正結果為XX=498274.28,YY=2450378.65(圖6-6右),誤差分別為-170.03及-418.93,校正後其YY誤差大於250,但小於500,勉強達到系統幾何校正產品(Level2)的要求。
圖6-3 嶺蒙水庫(左)與良德水庫(右)的特徵點在旋轉校正後坐標值
圖6-4 以角點及中心點信息建立的PTS文件
圖6-5 系統校正前(左)後(右)的方里網線
(二)1~7及6波段圖像的放大
由於全色8波段的解析度為15m,而1~7波段為30m,6波段為60m。在不同解析度波段間整合,一般為RGB→HSV或RGB→HLS,然後反變換HSV→RGB或HLS→RGB得到一幅RGB三波段圖像,但此方法過程較繁且得到的圖像不具備原始的波段特徵。故我們採用將6波段放大4倍,1~7波段放大2倍,最後直接與8波段整合於一個單一的文件中,雖然這樣大大增加了文件的容量,但因為它們具有同一的投影參數,與其他數字化圖件整合利用帶來極大的便利。
圖6-6 嶺蒙水庫(左)與良德水庫(右)的特徵點在角點及中心點在系統幾何校正後的坐標值
(三)圖像鑲嵌
圖像鑲嵌的方法有地理坐標鑲嵌及同一圖像點鑲嵌,因經系統幾何校正後的圖像仍有較大的誤差,故我們使用同一圖像點(像元點)鑲嵌法。
圖6-7 選取兩景圖像的相同地理位置點
打開兩景TM圖像,選一個兩景圖像均包含的圖像點,我們選取了玉林市沙田鎮高坡村東的二級公路橋,大地坐標XX=402513.39,YY=2476475.72,124-44景的圖像位置為(4965,12403),124-45景的圖像位置為(7421,1712)(圖6-7)。故124-44景的X坐標左移2456個像元,124-45景Y坐標下移10691個像元(圖6-8)。同時選擇接約10個像素點的邊緣羽化。鑲嵌後的圖像見圖6-9。
(四)圖像精校正
數字圖像的幾何精校正,是將圖像坐標按一定的精度要求變換到地形圖的地理坐標系中,按新圖像像元的大小,通過重新采樣獲取新像元的亮度數值。幾何校正是利用地面控制點(Ground Control Point,GCP)對由各種因素引起的遙感圖像的幾何畸變進行校正。GCP是原圖像空間與標准制圖空間(通常是地形圖)上的同一地物,GCP必須較精確,因為它直接影響幾何校正的精度。GCP的選擇應是:在圖像上反映較清晰,可尋找出來的,在地圖上容易精確定位的永久特徵點、特徵線(取其中點或端點)等自然要素或人文要素,如河流拐彎處或交叉處、小島、小水塘、道路交叉點、橋梁、機場跑道、水壩等。GCP的分布應盡可能均勻散布在研究區內。
圖6-8 北景124-45(左)及南景124-45(右)的鑲嵌位置量
(1)由於鑲嵌後的圖像文件達到4.2GB的容量,包含了較多非測區內的圖像及空白區(圖6-9),所以用大地坐標西線XX=340000,東線XX=501000,北線YY=2550000,南線YY=2420000圍成的矩形將圖像剪截下來(圖6-10),截剪矩形的邊界均在測區內圖框線的系統幾何校正誤差范圍以外,保證了精校正後內圖框線內均不會出現空白區。
(2)按上述要求進行GCP的採集。打開數字化的底圖,在數字底圖上取得對應標志點的大地坐標,然後寫入圖像處理程序GCP採集模塊中(圖6-11),在GCP採集模塊中能用點輸入設備或直接輸入該大地坐標位置對應的圖像像元位置。大地坐標及對應的像元位置輸入後,模塊計算當前GCP的殘差,如果殘差很大,那就應該檢查是圖像變形造成的還是數據採集有誤。當GCP多於3個時,GCP採集模一般均能預測出採集到的大地坐標位置在遙感圖像上的圖像像元位置,同明在顯示窗口顯示以該位置為中心的圖像,對應作必要的調整就完成GCP採集。如此重復直到所採的點數達到要求(圖6-12)。按圖像處理程序的功能將GCP保存成為GCP文件。
(3)選擇變換後圖像像元亮度值重采樣方法。常用的亮度重采樣方法有最鄰近點法、雙線性內插法和三次卷積法。我們使用的為雙線性內插法。
(4)精校正後,以1:10萬石南幅西北角鬱江支流與鬱江的匯合處及鎮隆幅良德水庫的位置來檢驗結果的誤差。鬱江支流的匯合處位於新塘鎮以南約2km,大地坐標XX=357055.20,YY=2543396.80,遙感圖像校正後對應點大地坐標值XX=357053.43,YY=2543395.88(圖6-13左),誤差分別為1.77及0.92。良德水庫壩首南端大地坐標值XX=498126.88,YY=2449931.34,圖像校正後對應點大地坐標值XX=498102.52,YY=2449935.92(圖6-13圖右),誤差分別為24.36及-4.58。精校正結果的精度均小於1~5波段及7波段解析度30m,大部分(3/4)小於8波段解析度15m,基本達到精校正的精度要求。
圖6-9 兩景鑲嵌好的圖像圖
6-10 以稍大於測區圖框的界線將圖像剪截以使圖像文件容量減少
圖6-11 數字化地形圖至遙感圖像的GCP的採集
圖6-12 所採集GCP要有一定的數量及較均勻的分布於圖像中
⑥ 幾何校正
我們獲得的ETM+圖像數據只經過了系統糾正而沒有經過精校正,因而需要進一步利用地面控制點(GCP)進行精確的糾正。
幾何校正採用地面控制點方法,應用ERDAS圖像處理系統的Geometric Correction模塊實現。利用作為地理參考校正過的SPOT圖像上同名點的地理坐標作為控制點。為了提高校正的精度,在選取控制點時,盡可能選擇易於識別定位的點(如水系交叉點、其他線性影像交叉點,獨立標志性地物等)。校正圖像採用UTM,ZONE46投影坐標系統,WGS 84橢球參數。具體實施時大致分選擇控制點和圖像重采樣兩步完成。重采樣方式選擇的是鄰近點插值。
⑦ 幾何校正的應用
多光譜、多時相影像配准和遙感影像制圖,必須經過上述幾何校正。因人們已習慣於用正射投影地圖,故多數遙感影像的幾何校正以正射投影為基準進行。某些大比例尺遙感影像專題制圖,可採用不同地圖投影作為幾何校正基準,主要是解決投影變換問題,一些畸變不能完全得到消除。遙感影像的幾何校正可應用光學、電子學或計算機數字處理技術來實現。
常用的方法有:基於多項式的遙感圖像糾正、基於共線方程的遙感圖像糾正、基於有理函數的遙感圖像糾正、基於自動配準的小面元微分糾正等。
⑧ 總結幾何校正的方法及影響因素
重采樣就是改變原影像的象元大小,校正時 被校正影像會被自動賦予基準影像的解析度,所以需要改為本來的像元大小。
⑨ 幾何校正的校正方法
(1)推求受攝軌道;
(2)推導標稱軌道;
(3)求的感測器坐標系下任意時刻的標稱LOS單位矢量;
(4)引入相關資糧與文獻,減小偏置;
⑩ 什麼是幾何校正和正射校正
幾何校正是給圖象加上地理坐標,正射校正加上地理坐標的同時再通過一些測量高程點和DEM來消除地形起伏引起的圖象變形.後者的測量高程點很難獲得,需要外定向數據點.
在ERDAS8.6中不可以加入測量高程點和DEM來消除地形起伏引起的圖象變形,但在ERDAS9.1中也可以在幾何糾正的模塊中加入測量高程點和DEM來消除地形起伏引起的圖象變形。所以兩者的區別不是這樣的。正射糾正是幾何糾正的一種,它主要是用來處理航片的,單單用幾何糾正更粗糙一點,正射糾正處理航片模型更精確。
圖像幾何校正(看圖 需要打開http://blog.sina.com.cn/s/blog_591e2880010008o8.html)
1、圖像幾何校正的途徑
ERDAS圖標面板工具條:點擊DataPrep圖標,→Image Geometric Correction →打開Set Geo-Correction Input File對話框(圖2-1)。
ERDAS圖標面板菜單條:Main→Data Preparation→Image Geometric Correction→打開Set Geo-Correction Input File對話框(圖2-1)。
圖2-1 Set Geo-Correction Input File對話框
在Set Geo-Correction Input File對話框(圖1)中,需要確定校正圖像,有兩種選擇情況:
其一:首先確定來自視窗(FromViewer),然後選擇顯示圖像視窗。
其二:首先確定來自文件(From Image File),然後選擇輸入圖像。
2、圖像幾何校正的計算模型(Geometric Correction Model)
ERDAS提供的圖像幾何校正模型有7種,具體功能如下:
表2-1 幾何校正計算模型與功能
模型 功能
Affine 圖像仿射變換(不做投影變換)
Polynomial 多項式變換(同時作投影變換)
Reproject 投影變換(轉換調用多項式變換)
Rubber Sheeting 非線性變換、非均勻變換
Camera 航空影像正射校正
Landsat Lantsat衛星圖像正射校正
Spot Spot衛星圖像正射校正
3、圖像校正的具體過程
第一步:顯示圖像文件(Display Image Files)
首先,在ERDAS圖標面板中點擊Viewer圖表兩次,打開兩個視窗(Viewer1/Viewer2),並將兩個視窗平鋪放置,操作過程如下:
ERDAS圖表面板菜單條:Session→Title Viewers
然後,在Viewer1中打開需要校正的Lantsat圖像:tmAtlanta,img
在Viewer2中打開作為地理參考的校正過的SPOT圖像:panAtlanta,img
第二步:啟動幾何校正模塊(Geometric Correction Tool)
Viewer1菜單條:Raster→ Geometric Correction
→打開Set Geometric Model對話框(2)
→選擇多項式幾何校正模型:Polynomial→OK
→同時打開Geo Correction Tools對話框(3)和Polynomial Model Properties對話框(4)。
在Polynomial Model Properties對話框中,定義多項式模型參數以及投影參數:
→定義多項式次方(Polynomial Order):2(若此處定義的次方數為T,則需配準的點數為(T+1)*(T+2)/2,若為2,責應該配置6個點)
→定義投影參數:(PROJECTION):略
→Apply→Close
→打開GCP Tool Referense Setup 對話框(5)
圖2-2 Set Geometric Model對話框
圖2-3 Geo Correction Tools對話框
圖2-4 Polynomial Properties對話框
圖2-5 GCP Tool Referense Setup 對話框
第三步:啟動控制點工具(Start GCP Tools)
圖2-6 Viewer Selection Instructions
首先,在GCP Tool Referense Setup對話框(圖5)中選擇采點模式:
→選擇視窗采點模式:Existing Viewer→OK
→打開Viewer Selection Instructions指示器(圖2-6)
→在顯示作為地理參考圖像panAtlanta,img的Viewer2中點擊左鍵
→打開reference Map Information 提示框(圖2-7);→OK
→此時,整個屏幕將自動變化為如圖7所示的狀態,表明控制點工具被啟動,進入控制點采點狀態。
圖2-7 reference Map Information 提示框
圖2-8 控制點采點
第四步:採集地面控制點(Ground Control Point)
GCP的具體採集過程:
在圖像幾何校正過程中,採集控制點是一項非常重要和繁重的工作,具體過程如下:
1、 在GCP工具對話框中,點擊Select GCP圖表,進入GCP選擇狀態;
2、 在GCP數據表中,將輸入GCP的顏色設置為比較明顯的黃色。
3、 在Viewer1中移動關聯方框位置,尋找明顯的地物特徵點,作為輸入GCP。
4、 在GCP工具對話框中,點擊Create GCP圖標,並在Viewer3中點擊左鍵定點,GCP數據表將記錄一個輸入GCP,包括其編號、標識碼、X坐標和Y坐標。
5、 在GCP對話框中,點擊Select GCP圖標,重新進入GCP選擇狀態。
6、 在GCP數據表中,將參考GCP的顏色設置為比較明顯的紅色,
7、 在Viewer2中,移動關聯方框位置,尋找對應的地物特徵點,作為參考GCP。
8、 在GCP工具對話框中,點擊Create GCP圖標,並在Viewer4中點擊對應點,系統將自動將參考點的坐標(X、Y)顯示在GCP數據表中。
9、在GCP對話框中,點擊SelectGCP圖標,重新進入GCP選擇狀態,並將游標移回到Viewer1中,准備採集另一個輸入控制點。
10、不斷重復1-9,採集若干控制點GCP,直到滿足所選定的幾何模型為止。
第五步:採集地面檢查點(Ground Check Point)
以上採集的 GCP的類型均為控制點,用於控制計算,建立轉換模型及多項式方程,。下面所要採集的GCP類型是檢查點。(略)
第六步:計算轉換模型(Compute Transformation)
在控制點採集過程中,一般是設置為自動轉換計算模型。所以隨著控制點採集過程的完成,轉換模型就自動計算生成。
在Geo-Correction Tools對話框中,點擊Display Model Properties 圖表,可以查閱模型。
第七步:圖像重采樣(Resample the Image)
重采樣過程就是依據未校正圖像的像元值,計算生成一幅校正圖像的過程。原圖像中所有刪格數據層都要進行重采樣。
ERDAS IMAGE 提供了三種最常用的重采樣方法。略
圖像重采樣的過程:
首先,在Geo-Correction Tools對話框中選擇Image Resample 圖標。
然後,在Image Resample對話框中,定義重采樣參數;
→輸出圖像文件明(OutputFile):rectify.img
→選擇重采樣方法(Resample Method):Nearest Neighbor
→定義輸出圖像范圍:
→定義輸出像元的大小:
→設置輸出統計中忽略零值:
→定義重新計算輸出預設值:
第八步:保存幾何校正模式(Save rectification Model)
在Geo-Correction Tools對話框中點擊Exit按鈕,推出幾何校正過程,按照系統提示,選擇保存圖像幾何校正模式,並定義模式文件,以便下一次直接利用。
第九步:檢驗校正結果(Verify rectification Result)
基本方法:同時在兩個視窗中打開兩幅圖像,一幅是矯正以後的圖像,一幅是當時的參考圖像,通過視窗地理連接功能,及查詢游標功能進行目視定性檢驗。