第4.3遥感数据的校正

1、遥感概论遥感概论 主讲：施新程主讲：施新程电子教案 1 1 辐射校正辐射校正2 2 几何校正几何校正3 3 镶嵌处理镶嵌处理 地物（目标物）的辐射（反射）经过大气层时，地物（目标物）的辐射（反射）经过大气层时，与大气层发生散射作用和吸收作用。吸收作用直接与大气层发生散射作用和吸收作用。吸收作用直接降低地物的辐射能量，引起辐射畸变。散射作用除降低地物的辐射能量，引起辐射畸变。散射作用除降低地物的辐射能量外，大气散射的部分辐射还会降低地物的辐射能量外，大气散射的部分辐射还会进入传感器，直接叠加在目标地物的辐射能量之中，进入传感器，直接叠加在目标地物的辐射能量之中，成为目标地物的噪声，降低了图像的质

2、量。成为目标地物的噪声，降低了图像的质量。 光照条件的不同也会引起辐射畸变，如太阳高光照条件的不同也会引起辐射畸变，如太阳高度角、地面坡度等，都会引起辐射的畸变。度角、地面坡度等，都会引起辐射的畸变。 Ep=E0 cos4 式中：式中：Vr为未校正的输入亮度值；为未校正的输入亮度值；Vc为校准后的输为校准后的输出亮度值；出亮度值； 为回归分析所决定的系数，反映了传感为回归分析所决定的系数，反映了传感器传输特性的增益；器传输特性的增益；K为太阳角校正系数。为太阳角校正系数。)()(nsrnscaVbKVniiiniiiVDbVCa11)(nsb式中：式中：V 已校正过的数据；已校正过的数据； D

3、max 校正系数，对于校正系数，对于MSS为为127，对，对TM为为255； Rmax 探测器能够输出的最大辐射亮度；探测器能够输出的最大辐射亮度； Rmin 探测器能够输出的最小辐射亮度；探测器能够输出的最小辐射亮度； R 传感器输出的未校正辐射亮度。传感器输出的未校正辐射亮度。 minminmaxmax)(RRRRDVCCT回归计算滤波处理校准处理CCT 调整前直方图调整后直方图像元数百分比像元数百分比/%/%像元数百分比像元数百分比/%/% 回归分析校正法回归分析校正法太阳高度角引起的畸变校正是将太阳光线倾斜照射时获太阳高度角引起的畸变校正是将太阳光线倾斜照射时获取的图像校正为太阳光线垂

4、直照射时获取的图像。取的图像校正为太阳光线垂直照射时获取的图像。太阳的高度角太阳的高度角可根据成像时刻的时间、季节和地理位可根据成像时刻的时间、季节和地理位置来确定，即：置来确定，即： sin=sin sincos coscost 太阳高度角的校正是通过调整一幅图像内的平均灰度来太阳高度角的校正是通过调整一幅图像内的平均灰度来实现的。实现的。多光谱图像上的阴影可以通过图像之间的比值予以消除。多光谱图像上的阴影可以通过图像之间的比值予以消除。比值图像是用同步获取的相同地区的任意两个波段图像比值图像是用同步获取的相同地区的任意两个波段图像相除而得到的新图像。相除而得到的新图像。cosyxgyxf，

5、一是指卫星在运行过程中，由于姿态、地球曲率、一是指卫星在运行过程中，由于姿态、地球曲率、地形起伏、地球旋转、大气折射、以及传感器自身地形起伏、地球旋转、大气折射、以及传感器自身性能所引起的几何位置偏差。性能所引起的几何位置偏差。二是指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐二是指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相应坐标之间的差异。标之间的差异。例如扫描形式成像的MSS，产生的几何畸变主要是由于扫描镜的非线性振动和其它一些偶然因素引起的。在地面上影响可达395米。 全景畸变：1)遥感器坐标系统遥感器坐标系统S-UVWU轴:遥感器飞行方向V轴:垂直于U轴W轴:垂直于UV平面2) 地面坐标系统地面坐标

6、系统O-XYZZ轴:原点处天顶方向XY平面垂至于Z轴3)图象坐标系统图象坐标系统o-xyfx y f 分别平行于UVW轴遥感图象坐标系统位移变化位移变化高度变化高度变化速度变化速度变化偏航变化偏航变化俯仰变化俯仰变化侧翻变化侧翻变化(d) (d ) (d ) 侧视雷达是按斜距投影原理成像的。侧视雷达是按斜距投影原理成像的。雷达电磁波在大气中传播时，一方面会因雷达电磁波在大气中传播时，一方面会因大气折射率的变化而产生路径弯曲，使传大气折射率的变化而产生路径弯曲，使传播路径变长；另一方面使电磁波传播速度播路径变长；另一方面使电磁波传播速度减慢，传播时间增加。减慢，传播时间增加。 遥感图像的几何粗处

7、理和精处理。n遥感图像的几何纠正按照处理方式分为光学纠正和数字纠正。n光学纠正主要用于早期的遥感图像的处理中，现在的应用已经不多。除了对框幅式的航空照片（中心投影）可以进行比较严密的纠正以外，对于大多数动态获得的遥感影像只能进行近似的纠正。n主要介绍数字图像的几何纠正。几何粗校正：几何粗校正：这种校正是针对引起几何畸变的原因进行的，地面接收站在提供给用户资料前，已按常规处理方案与图像同时接收到的有关运行姿态、传感器性能指标、大气状态、太阳高度角对该幅图像几何畸变进行了校正。 几何粗校正是针对卫星运行和成像过程中引起的几何畸变进行的校正，即卫星姿态不稳、地球自转、地球曲率、地形起伏、大气折射等因

8、素引起的变形。几何精校正：几何精校正：利用地面控制点进行的几何校正称为几何精校正。数字图象几何纠正：通过计算机对离散结构的数字图像中的每一个像元逐个进行纠正处理的方法。这种方法能够精确地改正动态扫描图像的误差。 基本原理：利用图像坐标和地面坐标（另一图像坐标、地图坐标等）之间的数学关系，即输入图像和输出图像间的坐标转换关系实现。准准备备工工作作输入原输入原始数字始数字图像图像建立纠正建立纠正变换函数变换函数影像范围影像范围确定输出确定输出逐个像素逐个像素的几何位的几何位置变换置变换像素亮度像素亮度值重采样值重采样输出纠正输出纠正后的图像后的图像效果评价效果评价n直接纠正方法直接纠正方法: :从

9、原始图像，依次对每个像元根据变换函数F（），求得它在新图像中的位置。并将灰度值付给新图像的对应位置上。n间接纠正法间接纠正法: :是反解变换方法。从新图像中依次每个像元，根据变换函数 f( ) 找到它在原始图像中的位置，并将图像的灰度值赋予新图像的像元。),(ppYpyxFY ),(ppXpyxFX 直接直接),(PPxpYXfx ),(PPypYXfy 间接间接 1)最近邻法 2)双线性内插法 3)三次卷积法 1) 最近邻法：距离实际位置最近的像元的灰度值作为输出图像像元的灰度值。2）双线性法：以实际位置临近的4个像元值，确定输出像元的灰度值。公式为：4141432144332211,iii

10、iinmpgpppppgpgpgpgpg）（ G 2 G 3 G 4 G 1 3）三次卷积法以实际位置临近的16个像元值，确定输出像元的灰度值。公式为：161161,iiiiinmpgpg）（ PSF 三次样条函数 sinc函数几种采样方法的优缺点：1)最近邻法：计算简单，一般情况下可接受，灰度级细微变化，保留原始数据。2)双线性插值：计算，效果，细节丧失；斜率n表征空间位置的可靠性，道路交叉点，标志物，水域的边界，山顶，小岛中心，机场等。n同名控制点要在图像上均匀分布；n特征变化大的地区应多选些；n清楚辨认；n数量应当超过多项式系数的个数（(n+1)*(n+2)/2）。当控制点的个数超过多项

11、式的系数个数时，采用最小2乘法进行系数的确定，使得到的系数最佳。 影像镶嵌的原理是：如何将多幅影像从几何上拼影像镶嵌的原理是：如何将多幅影像从几何上拼接起来，这一步通常是先对每幅图像进行几何校接起来，这一步通常是先对每幅图像进行几何校正，将它们规划到统一的坐标系中，然后对它们正，将它们规划到统一的坐标系中，然后对它们进行裁剪，去掉重叠的部分，再将裁剪后的多幅进行裁剪，去掉重叠的部分，再将裁剪后的多幅影像装配起来形成一幅大幅面的影像。影像装配起来形成一幅大幅面的影像。把待拼接的两幅图像先按小波分解的方法，将它把待拼接的两幅图像先按小波分解的方法，将它们分解为不同频带的小波分量。们分解为不同频带的小波分量。然后在不同的尺度下选择不同的灰度值修正影响然后在不同的尺度下选择不同的灰度值修正影响范围，把两幅图像按不同尺度下的小波分量先拼范围，把两幅图像按不同尺度下的小波分量先拼接起来