遙感影像的幾何校正介紹

2021-09-22 18:26:46 字數 2226 閱讀 4948

之前對遙感中影像的幾何校正、幾何糾正、正射糾正等概念一直模糊不清,今天在這裡做乙個概念性的總結。

遙感影像的幾何校正,也稱幾何糾正。當遙感影像在幾何位置上發生了變化,產生諸如行列不均勻,像元大小與地面大小對應不準確,地物形狀不規則變化等畸變時,即說明遙感影像發生了畸變,幾何校正即是對這種畸變的校正。同時,幾何校正是乙個將影像資料投影到平面上,使其符合地圖投影系統的過程,通過該過程即可為影像賦予地理參考。

幾何校正分為系統校正和精確校正。其中,系統校正在衛星地面接收站進行,這種校正針對畸變的具體原因,對由感測器特性和遙感器的瞬時位置、高度、速度、旋轉、行距、偏航以及地球自轉等引起的誤差進行系統誤差校正。一方面,這一校正不能完全消除由地球曲率、大氣折射以及地形變化等引起的誤差,還需進一步校正;另一方面,使用者拿到系統校正產品後,由於使用目的的不同和投影及比例尺的不同,也仍需進一步的校正,即精確校正。

精確校正即幾何精校正,是用地面控制點(gcps)進行的幾何校正,這種校正不考慮引起畸變的原因,其實質是用數學模型來近似描述遙感影像的幾何畸變過程,並且認為遙感影像的總體畸變可以看作是擠壓、扭曲、縮放、偏移以及更高次的基本變形的綜合作用的結果,利用畸變的遙感影像與標準地圖或影像之間的一些對應點(即控制點資料對)求得這個幾何畸變模型,然後利用此模型進行幾何畸變的校正。

幾何精校正的基本過程為:

① 根據影像的成像方式確定影像座標和地面座標之間的數學模型;

② 根據地面控制點和對應像點座標進行平差計算變換引數,評定精度;

③ 對原始影像進行幾何變換計算,畫素灰度重取樣。

遙感影像幾何精校正方法主要分為以下幾種:

①基於多項式

多項式糾正迴避成像的幾何過程,直接對影像本身的變形進行數學模擬。一般的多項式糾正變換公式如下:

x =a

0+(a

1x+a

2y)+

(a3x

2+a4

xy+a

5y2)

+(a6

x3+a

7x2y

+a8x

y2+a

9y3)

+⋯y=

a0+(

b1x+

b2y)

+(b3

x2+b

4xy+

b5y2

)+(b

6x3+

b7x2

y+b8

xy2+

b9y3

)+

⋯x=a_+(a_x+a_y)+(a_x^2+a_xy+a_y^2)+(a_x^3+a_x^2y+a_xy^2+a_y^3)+\\ y=a_+(b_x+b_y)+(b_x^2+b_xy+b_y^2)+(b_x^3+b_x^2y+b_xy^2+b_y^3)+

x=a0​+

(a1​

x+a2

​y)+

(a3​

x2+a

4​xy

+a5​

y2)+

(a6​

x3+a

7​x2

y+a8

​xy2

+a9​

y3)+

⋯y=a

0​+(

b1​x

+b2​

y)+(

b3​x

2+b4

​xy+

b5​y

2)+(

b6​x

3+b7

​x2y

+b8​

xy2+

b9​y

3)+⋯

實踐中常採用二元二次多項式。目前,也有將控制點高程資訊加入多項式模型中的改進多項式模型——三維多項式模型。

②基於共線方程

比如:spot影像的行中心投影構像方程。

③基於有理函式模型

在基於三維多項式模型、基於共線方程和基於有理函式模型進行幾何精校正時,需要有地面的高程資訊(dem),此時可以改正因地形起伏引起的投影差。這種按正射投影做校正的過程稱為正射校正(ortho-rectification)。

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