衛(wèi)星影像糾正

1、衛(wèi)星影像糾正衛(wèi)星影像糾正一、一、了解衛(wèi)星影像糾正目的二、二、分析衛(wèi)星影像變形的特點三、三、衛(wèi)星影像糾正方法四、四、衛(wèi)星影像正射糾正流程一、一、了解衛(wèi)星影像糾正目的了解衛(wèi)星影像糾正目的 遙感影像內(nèi)容豐富、地表識別能力高，如何實現(xiàn)豐富的遙感信息資源利用最大化是當(dāng)今遙感技術(shù)研究、探索的前沿。成為從事地球科學(xué)、國土規(guī)劃、資源環(huán)境、測繪勘察、農(nóng)林水利等學(xué)科科學(xué)研究的基本方法，在資源調(diào)查與規(guī)劃、環(huán)境質(zhì)量評價與監(jiān)測、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)管理、測繪制圖和區(qū)域開發(fā)等方面得到廣泛的應(yīng)用。二、分析衛(wèi)星影像變形的特點二、分析衛(wèi)星影像變形的特點 遙感影像幾何變形：遙感圖像上各地物的幾何位置、形狀、尺寸、方位等特征與在參照系統(tǒng)中的表

2、達(dá)要求不一致，即說明遙感圖像發(fā)生了幾何變形。遙感圖像的總體變形是平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、偏扭、彎曲及其他變形綜合作用的結(jié)果。 幾何畸變產(chǎn)生原因： 1、遙感器本身引起：因遙感器的結(jié)構(gòu)、特性和工作方式引起。如透鏡的輻射和切線方向畸變、透鏡的焦距誤差、透鏡的投影面不正交、圖像的投影面不平、探測元件排列不整齊、采樣速率不均勻、采樣時刻有偏差、掃描鏡的掃描速度變化。 2、外部因素引起：遙感平臺位置和運動狀態(tài)變化、地形起伏、地理表面曲率、大氣折射、地理自轉(zhuǎn)。 3、處理過程中引起：傳輸、復(fù)制、光學(xué)成像、數(shù)字采樣。 幾何畸變可分為系統(tǒng)性畸變和隨機(jī)性畸變 系統(tǒng)性畸變：是指畸變一般有一定的規(guī)律性，并且事先能夠預(yù)測，如掃

3、描鏡的結(jié)構(gòu)方式和掃描速度等。 隨機(jī)性畸變：是指不能事先預(yù)測其出現(xiàn)，帶有隨機(jī)性質(zhì)的畸變，如地形起伏引起的像點位移。 幾何校正就是要校正成像過程中所造成的各種幾何畸變，可分為幾何粗校正和幾何精校正。 幾何粗校正：是針對引起畸變原因而進(jìn)行的校正，這各畸變按照比較簡單和相對固定的幾何關(guān)系分布在圖像中，校正時需將傳感器原校準(zhǔn)數(shù)據(jù)、遙感平臺的位置以及衛(wèi)星運行姿態(tài)等一系列測量數(shù)據(jù)代入理論校正公式即可。主要校正系統(tǒng)畸變。 幾何精校正：是利用控制點進(jìn)行幾何校正，它利用畸變影像和參考影像之間的同名點來求得一種畸變模形進(jìn)行幾何校正。這種校正不考慮畸變的具體形成原因，只考慮如何利用畸變模型來校正遙感影像。三、衛(wèi)星影像

4、糾正方法三、衛(wèi)星影像糾正方法 遙感圖像幾何糾正就是將含有畸變的圖像納入到某種地圖投影。對于地面覆蓋范圍不大的區(qū)域一般以正射投影方式使其改正到地球切平面上。 多項式模型：影像+gcp（xy），此方法最簡單，用來糾正平面變形，不考慮地面高差，適用于平坦地區(qū)。需較多控制點。 有理函數(shù)模型：影像+gcp（xyz）+dem+rpc，采用了多項式轉(zhuǎn)換系數(shù)，rpc是相機(jī)物理模型的模擬表示，用來像方空間和物方空間的之間的關(guān)系，同時考慮了地面高程信息，可用于正射校正。適用于地形高差變化地區(qū)，需適量控制點，通常用此模型糾正衛(wèi)星影像。 參數(shù)模型：影像+gcp（xyz）+dem，基于衛(wèi)星軌道、攝影測量、測地學(xué)和地圖學(xué)

5、，模型反映了影像獲取時的幾何物理狀態(tài)，用來糾正由于衛(wèi)星、傳感器、地球和地圖投影引起的變形。需較少控制點，精度高。四、衛(wèi)星影像正射糾正流程四、衛(wèi)星影像正射糾正流程4.1資料準(zhǔn)備4.2全色和多光譜影像配準(zhǔn)融合4.3工程設(shè)置4.4控制點選擇編輯4.5中誤差統(tǒng)計和選擇影像糾正方式4.6重采樣4.7勻光勻色和影像拼接裁切4.8質(zhì)量檢查4.9成果提交4.1資料準(zhǔn)備資料準(zhǔn)備 了解衛(wèi)星基本情況以高分二號衛(wèi)星影像為例以高分二號衛(wèi)星影像為例4.1.1衛(wèi)星介紹 2014年8月19日11時15分，中國在太原衛(wèi)星發(fā)射中心用長征四號乙運載火箭成功發(fā)射高分二號遙感衛(wèi)星，衛(wèi)星順利進(jìn)入預(yù)定軌道，分辨率優(yōu)于1米衛(wèi)星影像可在遙感集

6、市平臺中查詢到，同時還具有高輻射精度、高定位精度和快速姿態(tài)機(jī)動能力等特點。標(biāo)志著中國遙感衛(wèi)星進(jìn)入亞米級高分時代。高分二號衛(wèi)星主要用戶是國土資源部、住建部、交通運輸部、林業(yè)局。4.1.2衛(wèi)星主要參數(shù)信息 高分二號衛(wèi)星是一顆分辨優(yōu)于1米的民用光學(xué)遙感衛(wèi)星，觀測幅寬達(dá)到45公里，全色與多光譜影像的分辨率分別為1米和4米。實驗數(shù)據(jù)的全色影像分辨率達(dá)到0.8米，優(yōu)于標(biāo)定的1米分辨率，但幅寬只有23公里，約為標(biāo)定幅寬的一半。從數(shù)據(jù)產(chǎn)品角度分析，其數(shù)據(jù)組成與高分一號衛(wèi)星類似。4.1.3高分二號影像產(chǎn)品結(jié)構(gòu) 1）gf-2衛(wèi)星數(shù)據(jù)文件名組織形式： 文件命名規(guī)則： 衛(wèi)星_傳感器_中心經(jīng)度_中心緯度_采集時間_產(chǎn)品

7、級別和產(chǎn)品號。 例如：gf2_pms1_e104.3_n28.0_20150414_l1a0000749498 其中1a為產(chǎn)品級別、749498為產(chǎn)品號。2）數(shù)據(jù)包組織說明 文件名-mss1.jpg（4米多光譜瀏覽圖）文件名-mss1.rpb（4米多光譜rpc參數(shù)） 文件名-mss1.tiff（4米多光譜影像數(shù)據(jù)） 文件名-mss1.xml（4米多光譜輔助文件） 文件名-mss1 _thumb.jpg（4米多光譜拇指圖） 文件名-pan1.jpg（1米全色瀏覽圖） 文件名-pan1.rpb（1米全色rpc參數(shù)） 文件名-pan1.tiff（1米全色影像數(shù)據(jù)） 文件名-pan1.xml（1米全色

8、輔助文件） 文件名-pan1 _thumb.jpg（1米全色拇指圖） 高分二號衛(wèi)星與高分一號衛(wèi)星的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)一致，全色與多光譜影像在同一文件夾中，全色與多光譜影像通過后綴名pan和mss進(jìn)行區(qū)分，影像體格式為tiff，對應(yīng)的rpc模型以.rpb形式存在。rpc與rpb通過文本方式打開可以發(fā)現(xiàn)，其內(nèi)容和含義是完全一致的，只是在格式寫法上略有不同。在主要的遙感影像處理軟件中，均支持高分二號衛(wèi)星影像的rpc模型。比如pci軟件選用rational function選項；erdas軟件中選用quickbird模型。4.1.4基礎(chǔ)資料根據(jù)項目需求，提供的基礎(chǔ)資料一般包含：基準(zhǔn)影像（獲取2d坐標(biāo)）線劃圖（獲

9、取2d坐標(biāo)）控制點（獲取3d坐標(biāo)）dem（獲取z坐標(biāo)）范圍線4.2全色和多光譜影像融合全色和多光譜影像融合 通過分析衛(wèi)星影像資料，如果全色影像與多光譜影像是同時獲取，則直接進(jìn)行融合，效率高；如果不是同時獲取則多光譜與全色影像進(jìn)行配準(zhǔn)后再融合，或分別進(jìn)行糾正后再配準(zhǔn)融合（效率低）。 融合的方法有多種，各有優(yōu)缺點，根據(jù)需要選擇適當(dāng)?shù)姆椒纯?。有很多相關(guān)融合比較的論文可以參考。ihs：通道替換，intensity，hue， saturation，分別表示亮度或強(qiáng)度（i）、色調(diào)（h）和飽和度（s）hpf：高通濾波gram-schmidt：正交矩陣pansharp：全色增強(qiáng)融合算法pca：主成分分析法w

10、avelet：小波變換multiplicative: 乘積變換brovey transform:比值變換 全色影像 多光譜影像融合后影像4.3工程設(shè)置工程設(shè)置 根據(jù)所用軟件設(shè)置好各初始數(shù)據(jù)。 項目名稱 投影方式 參數(shù)模型 rpc 控制點 基礎(chǔ)影像 dem等4.4控制點選擇編輯控制點選擇編輯 選擇控制點時注意選在有特征的地方、均勻分布。 1）平緩田塊交叉處 2）道路拐角或交叉口 3）橋兩頭 4）山頂裸露石頭等 5）不要選在建筑物頂部（有較大投影差） 6）不可選在汽車（可移動物體）上。 平面坐標(biāo)從基準(zhǔn)數(shù)據(jù)上獲取，高程坐標(biāo)從dem上獲取。4.5中誤差統(tǒng)計和選擇影像糾正方式中誤差統(tǒng)計和選擇影像糾正方式

11、 控制點添加過程中可實時計算中誤差、殘差，評價所有控制點的中誤差，選擇最優(yōu)幾何模型，（一階、二階、三階、樣條、三角網(wǎng)等）多項式模型、有理函數(shù)模型或參數(shù)模型進(jìn)行幾何校正。如中誤差超限，增加控制點或改變糾正模型。若滿足項目精度要求，則數(shù)據(jù)糾正完成。否則需再次糾正，直至符合要求為止。 一般待糾正影像gcp與基準(zhǔn)影像上同名點中誤差小于一個像素。4.6重采樣重采樣 重采樣常用三種方法：鄰近點插值法 (nearest neighbor) 、雙線性插值法 (bilinear interpolation) 、立方卷積插值法 (cubic convolution), 通常采用雙線性插值法進(jìn)行重采樣。4.7勻光勻色和影像拼接裁切勻光勻色和影像拼接裁切 拼接前先作勻光勻色，消除影像內(nèi)暈光，減少拼接后相鄰影像的色調(diào)差異。 勻光方法有：自適應(yīng)模板法、頻率域勻光法、色彩自動調(diào)節(jié)法、小波低通濾波法。 勻色方法有：均值方差匹配法、直方圖匹配法、測區(qū)全局匹配法。 設(shè)置羽化距離，使拼接更自然。也可用photoshop插件導(dǎo)入糾正好的影像進(jìn)行調(diào)色和拼接，拼接完成后，根據(jù)所需圖幅的范圍裁切。勻光勻色前鑲嵌影像勻光勻色后鑲嵌影像4.8質(zhì)量檢查質(zhì)量檢查 按項目要求對成果質(zhì)量進(jìn)行評定。 影像精度檢查：成果影像和基準(zhǔn)數(shù)據(jù)套合進(jìn)行精度檢查，線狀地