Envi遙感圖像幾何校正

1、遙感數(shù)字圖像處理幾何精校正1.實驗原理、目的和內(nèi)容1.1實.驗原理遙感圖像糾正是通過計算機對圖像每個像素逐個地解析糾正處理完成的，所以能夠較清晰地改正線性和非線性變形誤差。幾何精糾正的基本原理是回避成像的空間幾何過程，直接利用地面的控制點數(shù)據(jù)對遙感圖像的幾何畸變本身進行數(shù)學(xué)模擬，并且認為遙感圖像的總體畸變可以看做是擠壓、扭曲、縮放、偏移以及更高次的基本變形的綜合作用的結(jié)果。因此，校正前后的圖像相應(yīng)點的坐標關(guān)系可以用一個適當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型來表示。1.2實.驗?zāi)康牟捎脠D像地圖糾正法，對遙感圖像進行幾何精糾正，即把不同傳感器具有幾何精度的圖像和地圖中的相同地物元素精確地彼此匹配、疊加在一起，以滿足集成的

2、需要。1.3實.驗內(nèi)容對南京市圖像進行幾何精糾正。實驗過程地圖投影信息的獲取進行精校正之前，應(yīng)該獲取標準圖像的投影信息，利用或軟件即可查看投影類型為：2.2顯.示需要校正的圖像利用導(dǎo)入圖像，合成，選擇，波段即可選擇控制點本實驗中采用圖像地圖糾正，在圖像窗口中選擇地面控制點（），然后在地圖窗口中找到同名地物點，記錄點位的坐標信息（見圖1。首先，進行圖像地圖糾正，一一一一：再在窗口中，根據(jù)參照的矢量地圖選擇，確定后，彈出窗口。在添加地面控制點：在圖像窗口中移動光標，確定的位置，然后在矢量地圖窗口中確定同名地物點，并將其坐標拷貝到本窗口中的地圖坐標文本框中。確認合適后，單擊產(chǎn)生一個同名地物點。（見圖

3、）依次進行下去，直到數(shù)量復(fù)合要求，一般需要6個以上，并且分布均衡（圖3）選取控制點完畢后進行糾正，由于選取控制點數(shù)量較少，因此使用一階多項式的方法，重采樣方法為最臨近采樣。只有當(dāng)控制點多且分布均勻時，高階多項式的校正效果才較好V4ftm206B4542.705354-973SBBt丁何于*cV4ftm206B4542.705354-973SBBt丁何于*c常圈;.irtlIf鏟匯圖表1：在ArcGIS中讀取坐標信息，顯示在右下角3GrsuridLontrnlPointsteleclianPrqj3GrsuridLontrnlPointsteleclianPrqj:駅2即20ijulko1942

4、)+IiatTn:Dia鉀I9：0：:LiageI282昵斜Beret1令206fi(14T92060Chaiig4fraj.57：Ov止丄*NtiersFileOptionsHdp控制點編號續(xù)表圖表2：選取的控制點圖表3：控制點分布情況母GroundCcnlrolPoints-Selectionhw.mtEW3Error:5.15Q597hw.mtEW3Error:5.15Q597血“仏LxlFdlMEntAtOutputF門amma.pit|CLqxpE:E_jirace=s109Kn.viS(i習(xí)poantlL26_Ecp.OKCaecal了OutputRegi5iraL-cnPoint

5、sRleOptionsHelpPt-aj師珀u2d(Fultovi.1942)TD0.1-uii.転0口心Ir.45&I+7S=InaaT2C6.2S=2D86EH:8KDEChineeFraj.卩亡gK酬I=3556934.B5E0”IMG：Niters|AddFaint|KmterofSLecttd.foinis：T|刊亡圖表4：保存控制點信息Qu.(.pal.理ajgddwiAndfii叩EiilulIJppafLiftCatrsrCo4rdiL.iYirpfdrsffiEterjLblithjodFnLyr,DriLhlT加空M1*IPrj:眾lopt20Chdlw刊JW2)T*Dit

6、lUi：E：LELEChm敢丹訂35eL&L.-tWhItriLtsPttr=Btsmjli-ncIka匹t只就皿血址討B(tài)ick-aund口Outputj4i-dLtto*TLlftOHtn(xryEntarQulp-at7l1r-tiM-ii-|Chonie.iSjxrottEEVLLO9ItivlJ$J3WalpaL圖表5：糾正方法3.實驗結(jié)果圖表6:校正結(jié)果4.結(jié)果分析對原始遙感圖像進行圖像-地圖糾正后，原遙感圖像就賦予了地圖中的地理坐標現(xiàn)對糾正結(jié)果進行評估，即驗證糾正后圖像中點的坐標是否正確。此處采用同名地物點坐標差異分析的方法進行位置準確度的評估。在糾正后的圖像窗口選擇均勻分布的幾個

7、點，讀取其地理坐標，在窗口中讀取對應(yīng)位置的地理坐標，將結(jié)果保存在中；CursorLocation/ValueDisp#1197,236)Scrn：CursorLocation/ValueDisp#1197,236)Scrn：R：38G:92B：109Frojaction：GKZone20CPulkova1942JMap：20665TT2.82E?3555131.25NFleterELL:16107?43aIT,1932?93+：+：+*c*：+：+DataR:31G:39B:36FileOptions圖表7:查看校準后的圖像新坐標計算驗證點與正確點的距離，利用公式驗證選點MapXMapYIma

8、geXImageY距離120668614.523552807.1320668712.443552671.15167.56220670717.333550234.2120670872.443550241.15155.27320674904.243553356.0520675002.443553321.15104.21420665984.793548016.9220666062.443548081.15100.77520669464.423551916.5220669442.443551961.1549.75620675524.383552666.9820675422.443552611.1511

9、6.23720662354.353552306.2320662262.443552161.15171.74820678354.423554152.9220678262.443554211.15108.86最大值：171.74最小值49.75平均值：121.80J=(J2-fF$12)+(J3-fF512)+J4-fM12r2+(j5-R12)+(jG-R12)+(FHFfl2XF8-jFfl2)XF9-(Ffl2)2)/8方差：1481.276標準差公式：sqrt(方差)標準差38.48735遙感圖像幾何變形由多種因素引起，其變化規(guī)律也較復(fù)雜。所以，遙感圖像的總體變形是平移、縮放、旋轉(zhuǎn)、仿射、

10、偏轉(zhuǎn)、彎曲以及更高次的基本變形的綜合作用的結(jié)果，難以用一個嚴格的數(shù)學(xué)表達式來描述，而是用一個適當(dāng)?shù)亩囗検絹砻枋黾m正前后圖像相應(yīng)點之間的坐標關(guān)系。本實驗中，我使用的是一階多項式糾正法。從表格中的標準差來看，本次地圖精糾正結(jié)果尚可，標準差相對正常，但是選取的驗證點誤差都稍大。糾正前后同名地物點之間位置的最大值171.74，最小值49.75，平均值121.80，標準差為38.48。當(dāng)然，如果選取較多點來評估的話，可能相對提高評估結(jié)果。從地面控制點()的數(shù)據(jù)圖顯示來看，的值有大有小，值大的表示兩點間位置偏差較大，值小的表示兩點間位置偏差較小。上圖值均大于1，可見每個控制點都有誤差，且誤差大小不一致，從

11、而造成了最終數(shù)據(jù)結(jié)果的整體誤差。實驗的誤差來源主要就是在選擇控制點的時候，沒有很好地建立起同名地物點之間一一對應(yīng)的關(guān)系。因為圖像的清晰度和地物復(fù)雜度的問題，不能精確找出，從而形成位置差異。書后問題思考控制點選取應(yīng)注意那些問題？如何有效選擇控制點？分布均勻，幾何校正時一般選6-10個?？刂泣c應(yīng)該在容易分辨、相對穩(wěn)定、特征明顯的位置，如道路交叉點、河流彎曲或分叉處、湖泊邊緣、機場跑道等。同時要避免控制點之間構(gòu)成直線關(guān)系，避免控制點僅分布在狹長的范圍里對于初步選擇的多個控制點，如何確定最后使用哪個控制點，依據(jù)是什么？一片相鄰區(qū)域內(nèi)選擇1-2個即可。依據(jù)即控制點的分布位置J在該列表最右端可以查看每個控

12、制點的RMS(RootMeanSquare)值，RMS值即為有效值，是一組統(tǒng)計數(shù)據(jù)的平方的平均值的平方根。RMS值越大，表示兩幅圖同名地物位置間的誤差越大，所以將RMS值比較大的點忽略掉，保留RMS值較小的控制點。JyFrdiclIadictYErrorXErrorY側(cè)269.7591.73432B0.&493-6.2657-0.9JCG10.0645日口日1ZD.BBD日口曰B77S一口.&3ZD-Z3ZE52.DTD360.CO3QO.96T-43T0.TO530.96T41.T0531.960633B.O1OBS4D壬曰4.DIOB.LO34.JE3S447.7553.6148450.4

13、3931.S148E.B8933.1369曰口.BD.9B4Z.54&.9B4Z.332B208.258.4000214.COES3.S5005.T5566.8154Lix|圖表8:RMS控制點選擇5或10個，糾正結(jié)果有什么差異此題需要分情況討論，如果10個控制點分布過于密集，也可能校正結(jié)果不如個分布均勻的控制點。倘若都分布均勻，5個控制點難以含蓋整幅圖像，5個控制點可能會出現(xiàn)局部地區(qū)彎曲變形較大的情況使用1階多項式和2階多項式的糾正結(jié)果有什么差異多項式的糾正精度與地面控制點的精度、分布、數(shù)量以及糾正的范圍有關(guān)，地面控制點的精度越高、分布越均勻、數(shù)量越多，幾何糾正的精度就越高。多項式糾正時，在控制點處擬合較好，但是其他點的誤差可能較大，平均誤差小并不能保證圖像各點的誤差都小。多項式階數(shù)的確定取決于圖像中的幾何變形程度的認識。如果變形不復(fù)雜，1階即可滿足要求，并非階數(shù)越高，糾正精度越高?？刂泣c的分布對圖像糾正結(jié)果有何影響控制點要選均勻即可如何使用已有的“測點位置”圖層對糾正結(jié)果進行檢查根據(jù)計算結(jié)果和已知的正