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1、1第四讲 遥感数字影像 校正与镶嵌 主要内容 遥感影像的辐射量校正 遥感影像的几何校正 遥感影像的数字镶嵌3辐射失真：电磁波在大气层中传输，遥感器自身、地物光照条件(如大气、太阳照射等)等影响，导致遥感器测量值与地物实际光谱辐射率的不一致。辐射量校正（Radiometric Correction）：消除影像数据中依附在辐射亮度中的各种失真的过程。 遥感影像的降质：4几何畸变：遥感器方面原因，遥感平台方面原因，地球本身原因等造成的影像在几何位置上的失真。几何校正（Geometric Correction）消除影像数据在几何位置上的差异的过程。 遥感影像的降质：5一、遥感影像的辐射量校正 6一、遥
2、感影像的辐射量校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正大气校正 地面辐射校正7辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正一、遥感影像的辐射量 校正 8辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正一、遥感影像的辐射量 校正 辐射校正内容辐射误差产生的原因有两种：传感器本身的响应特性和传感器外界（自然）环境的影响，包括大气（雾和云）和太阳照射等。对于前者的校正称为系统辐射校正，主要由传感器发射单位完成。对于后者的校正为用户辐射校正，由用户完成。9辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正一、遥感影像的辐射量 校正 系统辐射校正用户辐射校正10辐射量校
3、正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正一、遥感影像的辐射量 校正 传感器的响应特性光学摄影机引起的辐射误差主要是由光学镜头中心和边缘的透射强度不一致造成的，它使同一类地物在图像上不同的位置有不同的灰度值，在成像平面上边缘部分比中间部分暗，即边缘减光。光电扫描仪引起的辐射误差主要包括两类：一类是光电转换误差，即在扫描方式的传感器中，传感器收集到的电磁波信号经光电转换系统转换为电信号过程所引起的辐射量误差。另一类是探测器增益变化引起的误差。11辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正一、遥感影像的辐射量 校正 太阳辐射由于太阳高度角与方位角的变化，及地形部位的变化，不
4、同地表位置接收的太阳辐射是不同的。为了尽量减少太阳高度角和方位角引起的辐射误差，遥感卫星大多设计在同一个地方时间通过当地上空，但由于季节变化和地理经纬度的差异，太阳高度角和方位角的变化还是不可避免的。例如：MODIS有固定的过境时间，比如Terra是10am过境（指从北向南经过赤道，时间是UTC），Aqua是13:30过境。12辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正一、遥感影像的辐射量 校正 为了正确反映目标物的反射和辐射特性，必须消除图像记录中的各种干扰项，这就是辐射量校正的主要内容。辐射校正的基本流程图如下：13一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐
5、射校正 大气校正地面辐射校正传感器端的辐射校正又称传感器校正（sensor calibration），对于卫星遥感图像来说，又称为大气顶面辐射校正、辐射定标或大气上界辐射校正。14一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正采样和量化传感器的数据记录通常是模拟的电信号，是连续的，无法直接进行计算机处理；部分影像保存在胶片上。只有对这些数据（模拟信号或胶片）进行数字化后，才能产生数字图像。数字化包括两个过程：采样和量化。15采样和量化采样：指在连续变化的模拟信号的变化轴上，按均匀或非均匀的空间间隔，读取或测量连续信号值。量化：采样后图像被分割成空间上离散
6、的像素，但其灰度值没有改变。量化是将像素灰度值转换成整数灰度级的过程，可用量化位数定量描述。由于计算机以二进制记录数据，所以量化等级以二进制来划分，即2n。考虑量化引起的误差，n取值不应低于6。一幅数字图像的DNs值在063、0127、0255、0511、01023数值范围，即6位，7位，8位，9位，10位量化影像。1617一、遥感影像的辐射量 校正 影像的灰度级和辐亮度图像上的像素值为灰度级。实际的电磁波辐射强度为辐亮度。在图像数字化的过程中，电磁波辐亮度被量化为灰度级。灰度级是相对的，仅仅在当前的图像中具有意义，不能用于进行图像之间的比较。如果要进行不同传感器或不同日期图像的比较，则必须将
7、图像的灰度级转换为辐亮度。辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正18一、遥感影像的辐射量 校正 影像的灰度级和辐亮度不同传感器有不同的校验参数，通常通过线性方法将传感器的最小和最大辐亮度与图像的灰度级联系起来，并进行转换。波段不同，传感器可以探测的最小和最大的辐亮度值不同。有关辐亮度的参数可以在图像的元数据文件中找到。辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正19一、遥感影像的辐射量 校正 影像的灰度级和辐亮度对于8位量化的影像来说，其转化公式如下：辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正20一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传
8、感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正TM影像的辐射校正随着时间的变化，TM的校正参数也会发生变化21一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正TM偏置和增益取值22一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正计算辐亮度后，TM大气上界的反射率23一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正24一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正25一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正
9、大气校正主要消除大气引起的辐射误差大气对影像获取的影响对于可见光-短波红外光谱区：传感器接收到的太阳光=太阳光直射到地表后地表的反射辐射+被大气散射辐射的太阳光在地表的反射辐射+大气的上行散射辐射（程辐射或路径辐射）26一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正大气校正的方法：统计学方法通过将野外现场波谱测试获得的无大气影响的辐射值与卫星传感器同步观测结果进行回归分析计算，以确定校正量；辐射传递方程方法测量大气参数，按理论公式求得大气干扰辐射量；暗像元法在一定条件下，利用不受大气影响或影响很小的波段来校正其它波段。27一、遥感影像的辐射量 校正 辐射
10、量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正统计学方法（包括两种：内部平均法和经验线性法）内部平均法：校正后为相对反射率。即影像DN值与整幅图像的平均辐射光谱值的比值。其中，为相对反射率，R为像素值，F为整幅影像的平均光谱值（代表了大气影响下的太阳光谱信息）。 该方法可消除地形阴影和整体亮度的差异。但是，该方法假设地面变化是充分异构的，光谱反射特性的空间变化会相互抵消。如果这个假设不成立，得到的反射光谱会有虚假性。 28一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正统计学方法经验线性法：校正后绝对反射率。本方法需要图像中具有两个以上光谱均一、有
11、一定面积大小的目标，把它们分布作为暗目标和亮目标的定标点。假定影像DN值与反射率r之间存在线性关系 定标点要求29一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正辐射传输方程 辐射传输模型从一个模拟的太阳辐射光谱开始，然后计算太阳高度角的辐射影响（根据成像时间计算）以及大气散射和吸收。在缺乏实际大气条件测量资料的情况下，使用者必须估计一些输入的参数，如散射媒介的总数和分布。充分混合的气体（二氧化碳和氧气）导致的吸收被认为是均匀的，但由水汽引起的吸收通常是空间变化的。利用包含水汽吸收波段的光谱部分可以估计水汽吸收的影响，并对每个像素进行校正。然而，最终的表观
12、反射率仍可能包含地形阴影的影响。30一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正辐射传输方程若地面目标的辐射能量为E0，它通过高度为H的大气后，传感器收集到的电磁波能量为E，则由辐射传输方程可得： 31一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正辐射传输方程 在可将光和近红外，大气的影响主要来自于气溶胶引起的散射；在热红外，大气的影响主要来自于水蒸气的吸收。为了消除大气的影响，需要测定可见光和近红外区的气溶胶的密度以及热红外区的水蒸气浓度，但是从图像中很难准确获得这些数据。常见的大气校正模型（软件）ENVI的F
13、laash模型ERDAS的ACTOR模型6S模型32一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正辐射传输方程 需要注意的是：在基于模型的大气校正中，存在着诸多的假设条件。只有在理想的天气条件下（晴天，无云，高透明度）或具有现场实测大气参数的条件下，其校正的结果才具有较高的可靠性。校正后图像的像素值为绝对值，如辐亮度或反射率。优点：建立在辐射传输理论基础之上，模型应用范围广，不受研究区域特点及目标类型等的影响，模型的精度比较高。缺点：在实际应用中代价昂贵，对每一景图像的大气校正都需要同步测量大气参数，这对遥感应用几乎是不可能实现的，特别是在分析历史事件时
14、。 33一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正暗像元法理论依据：大气散射的选择性，即大气散射对短波影响大，对长波影响小；即大气散射主要发生在可见光的短波波段，对近红外和中红外波段几乎无影响。以TM图像为例，1波段（蓝光）受散射影响最严重，其次为2波段，3 波段，而7波段（红外）受散射影响最小。为处理方便，可以把近红外或中红外图像中最暗的像素看作无散射影响，通过不同波段的对比分析计算出大气干扰值。 一般通过两种方法进行计算：回归分析法和直方图法。34一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正通过回归分析确
15、定校正参数在不受大气影响的波段和待校正的某一波段图像中，选择最黑区域（通常为高山阴影、深水等）中的一系列目标，将每一目标的两个待比较的波段亮度值提取出来进行回归分析。例如：在TM图像中，蓝光波段的B1大气散射最大，红外波段的B7散射最小。图像中的深水或地形阴影在B7波段是黑的，如果不存在附加的辐射，这些水体与阴影在其他波段也应该是黑的，实验表明B1与B7的灰度值应该具有比例关系。如果波段受到大气影响（存在附加的辐射），那么，在其它波段会产生偏移。 35一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正回归分析方程若对B1进行校正，首先在B1上的最黑区域中选择
16、一系列目标，再找出B7上对应的目标，以这两个波段做散点图，并作回归分析，以确定偏移量。回归方程式为： 以TM为例校正后的B1值为:B1=B1-a0式中，B1位图像波段的灰度值，a0为上述方程的截距，即偏移量。36一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正通过直方图确定校正参数遥感图像的光谱包括了可见光和近红外范围，程辐射影响不能忽略。如果图像内包括暗色地物或地形阴影，可从各个波段中减去其最小的亮度值（或一个阴暗地区的平均亮度值）来进行校正。如果在图像中存在亮度值为零的目标，如深水、高山背阴处等，各个波段的亮度值都应为零。但实际上只有不受大气影响的波段
17、才为零，其它波段由于受到大气中的水汽散射等（程辐射）影响而使目标亮度值不为零。37从B7的直方图来看，图像中存在最黑的目标。从B1的直方图来看，最小的像素值不是0，而是a1。因此，假设a1就是大气散射的影响，将B1的图像像素值减去a1就实现了对B1图像的大气校正。其它波段也可用类似的方法进行校正。注意：如果图像内找不到暗像元区域（阴影、深水），暗像元大气校正就不能使用。38一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正地面辐射校正方法：太阳辐射校正地形辐射校正原理：每个波段获得的能量随入射角的变化而变化其中，E为获得的能量，E0为入射的能量，为入射角。3
18、9一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正太阳辐射校正：校正由太阳高度角导致的辐射误差，即将太阳光线倾斜照射时获取的图像校正为太阳光线垂直照射时获取的图像。 式中，为图像地区的地理纬度； 为太阳赤纬（成像时太阳直射点的地理纬度）；t为时角（地区经度与成像时太阳直射点地区经度的经差）。40一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正太阳辐射校正41一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正太阳辐射校正如果不考虑天空光的影响，各波段图像可采用相同的角进行校正，或利用下
19、面的公式进行校正：式中，i为太阳天顶角，即90减去太阳高度角；DN为校正后的亮度值；DN为原来的亮度值。这种校正或补偿，主要应用于比较不同高度角（不同季节）的多日期图像。 42一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正太阳辐射校正对于相邻地区不同时期的图像，为了使图像便于衔接或镶嵌，也需要做太阳高度角校正。校正的方法是以其中一景图像为标准（或称为参考图像）来校正另一景图像，使之与参考图像相近似。若参考图像的太阳天顶角为i1，要校正的图像的太阳天顶角为i2，其亮度值用DN表示，则校正后的亮度值DN为：43一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传
20、感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正地形辐射校正：如果地形不平坦，受坡度和坡向的影响，传感器获得的能量也会变化。校正由地形因素如坡度和坡向导致的图像辐射亮度的变化称为地形校正。利用地表法线向量与太阳入射向量之间的夹角来校正。对于多个波段图像，利用波段比值法也可以消除地表波度的影响。简单的地形辐射校正可使用余弦法。设太阳天顶角s，入射角i，遥感图像上的辐射值为LT，则校正后水平面上的辐射值LH为：44一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正地形辐射校正：入射角的函数值可通过下述公式计算：cos(i)=cos(s)*cos(s1)+sin(s)*si
21、n(s1)*cos(f-a)式中：s1为坡度，a为坡向，f为太阳方位角。这种校正方法计算简单，但由于仅仅考虑了直射光，没有考虑天空的漫射光和邻域的影响，如果i过小，则可能出现过度校正。45一、遥感影像的辐射量 校正 辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正地面辐射校正地形辐射校正：46二、遥感影像的几何校正 基本概念几何校正属于图像的空间变化，像素坐标被影射到新的值。图像配准：将不同时间、不同传感器在不同条件下获取的同一地区的两幅或多幅图像，经几何变换使同名像点在位置上和方位上完全叠合的过程。正射校正：对图像逐像素进行地形校正，其结果对于每个像素如同从空中进行垂直成像，即对图像进行正射投
22、影。4748二、遥感影像的几何校正 影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式49影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 影像的几何畸变：畸变类型畸变实质畸变原因50影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （1）畸变类型：按畸变性质：系统性畸变和随机性畸变系统性畸变指遥感系统造成的畸变，能够预测随机性畸变指非遥感系统所造成的畸变，不能事先预测51影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （2）畸变的实质：影像上各像元的位置坐标与地图坐标系中的
23、目标地物坐标存在差异52影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （3）畸变的原因：遥感器的内部畸变：遥感平台位置和运动状态变化：地形起伏的影响：地球表面曲率：大气影响地球自转53影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 影像的几何校正几何校正的类型几何精校正的原理几何精校正的步骤控制点重采样方法 54影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （1）几何校正的类型 几何粗校正 几何精校正55影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像
24、的几何校正 （1）几何校正的类型几何粗校正是针对遥感系统引起的畸变而进行的校正。较易校正。只需将遥感器的校准数据、遥感平台的位置以及卫星运行姿态等一系列测量数据代入理论校正公式即可。卫星地面接收站已经完成这项工作。56影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （1）几何校正的类型几何精校正是利用控制点进行的几何校正，利用畸变的遥感影像与标准地图间的一些对应点求得畸变模型，并利用此模型进行几何畸变的校正。不考虑畸变的具体原因，只考虑如何利用畸变模型来校正遥感影像。 57影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正
25、 （2）几何精纠正的原理是直接利用地面控制点数据对遥感影像的几何畸变本身进行数学模拟58影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （2）几何精纠正的原理具体过程：首先利用地面控制点数据确立一个模拟几何畸变的数学模型，以此来建立原始畸变影像空间与标准空间的某种对应关系；其次是利用这种对应关系把畸变空间中的全部元素变换到标准空间中去，从而实现影像的几何精校正。59影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （3）几何精校正的步骤建立原始影像与校正后影像的坐标系。对于校正后的影像要确立坐标原点(起始行和列)、像元的
26、大小以及影像的大小(行数和列数)。 60影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （3）几何精校正的步骤确定GCP (Ground Control Point)，即在原始畸变影像空间与标准空间寻找控制点对。几何精校正是利用地面控制点对由各种因素引起的遥感影像的几何畸变的校正。GCP必须比较精确，它直接影响几何精校正的精度。61影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （3）几何精校正的步骤选择畸变数学模型，并利用GCP数据求出畸变模型的未知参数，然后利用此畸变模型对原始畸变影像进行几何精校正。62影像的几何
27、畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （3）几何精校正的步骤重采样。为了确定校正后图像上每点的亮度值，需要对畸变图像进行重采样。通常采用三种方法：最邻近重采样、双线性内插重采样、三次卷积重采样。6364影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （3）几何精校正的步骤输出纠正图像。将图像数据按需要的格式写入到新的图像文件中。65影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （3）几何精校正的步骤几何精校正的精度分析。GCP选择不精确、数目过少、分布不合理以及畸变数学模型不能很
28、好地反映几何畸变过程，会造成几何精校正的精度下降，必须找出原因，并改进，直到满足精度要求为止。66影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （4）控制点67影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （4）控制点控制点的数目不如控制点的分布对校正结果的影响大。只有在符合空间均匀分布要求的情况下，增加控制点的数目才可能提高校正精度。软件系统提供的校正误差仅仅是校正过程中的GCP的平均误差，仅供参考，不能由此认为纠正后的每个像素的误差都小于该误差值。某些部位校正后的误差可能远远高于这个平均误差。68影像的几何畸变
29、 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （4）控制点确定先在图像上确定控制点，然后确定对应的坐标位置。受图像空间分辨率的影响，控制点在图像上可能比较模糊。因此，在选择前需要对图像进行必要的增强处理，如图像锐化、降噪和彩色合成等，以进一步突出控制点信息。彩色合成方法中，真彩色合成产生的图像是人眼视觉效果比较相近的，有助于利用已有的知识进行分析判断，应该优先使用。69影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （4）控制点确定70影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （5）重采
30、样图像重采样：是对离散数据组成的数字图像按所需的像元位置或像元间距进行插值计算，以构成新图像的过程。重采样包括两步：像素位置变换和像素值变换。纠正后的图像大小可以不同于原有的图像，没有数据的部分一般赋0值。71影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （5）重采样方法 1）最邻近重采样 2）双线性内差重采样 3）三次卷积重采样72影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （5）重采样方法-最近邻法73影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （5）重采样方法-双线
31、性内插法取（x，y）点周围的4临点，在y方向（或x方向）内插两次，再在x方向（或y方向）内插一次，得到（x，y）点的值f(x，y)。74影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 75影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 76影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点模式 二、遥感影像的几何校正 （5）重采样方法三次卷积内插法：取与计算点周围相邻的16个点，先在某一方向上内插，再根据计算结果在另一个方向上内插，得到一个连续内插函数。77影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型与采点
32、模式 二、遥感影像的几何校正 （5）重采样方法78影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型二、遥感影像的几何校正 几何校正的计算模型常用的校正方程有多项式和共线方程两种。共线方程方法严密又比较精确，但计算较复杂，且需要控制点具有高程值，应用受到限制。多项式校正方程在实践中经常使用，它的原理直观，计算简单，特别是对地面相对平坦的图像具有足够好的校正精度。79影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型二、遥感影像的几何校正 几何校正的计算模型ENVI提供3中计算模块1）RST-仿射变换至少需要3个控制点 Polynomial多项式模型Taiangulation局部三角网要求较多的
33、控制点，以及控制点分布均匀80影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型二、遥感影像的几何校正 几何校正的计算模型其中，x,y为像素的图像坐标；X,Y为同名地物点的地面或地图坐标；81影像的几何畸变 影像的几何校正 几何校正的计算模型二、遥感影像的几何校正 几何校正的计算模型误差评定几何校正过程中地面控制点的误差不能代表纠正后图像的误差。图像几何校正误差需要利用参考图坐标与纠正后图像的坐标来计算。完成图像校正后，均匀的从校正后图像上选择若干坐标，并从参考图上获得对应的坐标，然后计算这些坐标间的误差即几何校正误差，常用指标包括：RMS均方根误差，x和y方向上距离的最大误差、最小误差、平均
34、误差和标准差。8283三、遥感影像的数字镶嵌 84三、遥感影像的数字镶嵌 数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 85数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 数字镶嵌是指对若干幅互为邻接的遥感数字影像通过彼此间的几何镶嵌、色调调整、去重叠等数字处理，镶合拼接成一幅统一新影像的过程。 研究区处于几幅影像的交界处或研究区较大需多幅影像才能覆盖时，就需要对这些影像进行镶嵌处理、解译、分析。86数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整
35、影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 87数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 （1）准备工作（2）预处理工作（3）确定实施方案（4）重叠区确定（5）色调调整（6）影像镶嵌88数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 首先进行准备工作：首先要根据研究对象和专业要求，挑选合适的遥感影像数据。在镶嵌时，应尽可能选择成像时间和成像条件接近的遥感影像，以减轻后续的色调调整工作。数据选定后，就需要输入到影像处理设备中，对各幅影像分波段进行显示，审查影像是否有
36、条带以及什么类型的条带，同时了解各幅影像间色调的差异等，据此制定出下一步处理的计划和内容。89数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 预处理：预处理工作主要包括辐射校正、去条带与斑点和几何校正。90数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 然后确定实施方案。在进行多幅影像的镶嵌时，镶嵌方案的确定是较为重要的。镶嵌实施方案确定得好，可以节省时间和工作量，否则可能会增加不必要的工作量。为此，首先应确定标准像幅，标准像幅往往选择处于研究区中央的影像，以
37、后的镶嵌工作都以此影像作为基准进行；其次确定镶嵌的顺序，即以标准像幅为中心，由中央向四周逐步进行。值得注意的是，镶嵌工作的着眼点是全部待镶嵌的影像，而落脚点却总是两幅相邻影像间的镶嵌。91数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 然后确定实施方案。方案如下：92数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 接着确定重叠区。遥感影像镶嵌工作的进行主要是基于相邻影像的重叠区。无论是色调调整，还是几何镶嵌，都是将重叠区作为基准进行的。重叠区确定得是否准确直接
38、影响到镶嵌的效果。通常采用移位匹配法来确定。原理如下：对于重叠区，可视为影像的两个波段，若彼此已几何对准，则影像各细节就相吻合，此时两个波段的信息就互相增强；反之异然。93数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 色调调整 -关键环节（辐射信息的一致）不同时相或成像条件存在差异的影像，由于要镶嵌的影像辐射水平不一样，影像的亮度差异较大，若不进行色调调整，镶嵌在一起的几幅影像，即使几何位置配准很理想，重叠区复合的很好，但镶嵌后的两边影像的色调差异明显，接缝线十分突出，既不美观，又影响对地物专业信息的分析与识别，降低应用效果
39、。另外，成像时相和成像条件接近的影像，也会由于遥感器的随机误差造成不同像幅的影像色调不一致，从而影响应用的效果。因此必须进行色调调整这一工作。94数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 色调调整方法：方差均值法直方图法 95数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 首先取出重叠部分保证A与B图像在行数上要一致，在取样时，要有足够的样本数。然后，在直方图上找出两幅图像相应的频率像元所对应的灰度值对。从直方图上读出灰度值对应的点对，用分段拉伸的功能，
40、把图像上的灰度值0,3,22,46,54对应拉伸到相应的图像上的灰度值0,15,41,62,80。这些点中间的灰度值按线性比例内插。96数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 色调调整效果检查利用图像处理系统的显示功能，使图像分别显示于屏幕左右两边。如果色调调整成功，在屏幕上应看不出左、右两幅图像的差别。如果还有差别，则修改拉伸时的点对值，进行拉伸处理，直到在终端屏幕上看不到差异为止。 97数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 用最后得到的拉
41、伸点值，对相邻的两整幅影像A和B的色调进行调整，即分波段把A图像的灰度值拉伸到B图像相应的灰度值，从而完成相邻两幅图像A和B的色调调整。 98数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 色调调整应遵循的原则：为了使建立的颜色匹配方程更准确，所选的用于相邻的两图像的色调匹配、调整的共同区域要尽可能大，这样才能提高图像匹配的质量；选择有代表性的区域用于色调匹配。在遥感图像上有时会有云及各种噪声，在选择匹配区域时要避开这些区域，否则会对匹配方程产生影响，从而降低色调匹配的精度。99数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施方案与镶嵌技术 色调调整影像镶嵌 三、遥感影像的数字镶嵌 影像镶嵌在重叠区已确定和色调调整完毕后，即可对相邻影像进行镶嵌了。所谓镶嵌就是在相邻两幅待镶嵌影像的重叠区内找到一条接缝线。接缝线的质量直接影响镶嵌影像的效果。在镶嵌过程中，即使对两幅影像进行了色调调整，但两幅影像接缝处的色调也不可能完全一致，为此还需对影像的重叠区进行色调的平滑（亮度镶嵌），这样才能在镶嵌后的影像中无接缝存在。 100数字镶嵌的概念与必要性 数字镶嵌的一般过程 数字镶嵌的实施
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