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：,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
2、、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,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,8,一、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,9,一、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,10,一、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,11,一、遥感影像的
3、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,12,一、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偏移和增益取值,13,一、遥感影像的辐射量校正,辐射量校正的内容 传感器端的辐射校正 大气校正 地面辐射校正,TM大气上界的反射率,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,TM大气上界的反射率,15,一、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,16,一、遥感影像的辐
4、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,17,一、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,大气校正主要消除大气引起的辐射误差,大气对影像获取的影响,18,一、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 辐射传递方程方法 波段对比法,19,一、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 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，为性对反射率，R为像素值，F为整
5、幅影像的平均光谱值。,20,一、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。假定影像DN值与反射率r之间存在线性关系,定标点要求,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,辐射传输方程,常见的大气校正模型（软件） ENVI的Flaash模型 ERDAS的ACTOR模型 6S模型 ,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,波段对比法,以TM为例,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
6、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。,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,太阳辐射校正：,其中，i为天顶角，即90-,用途：比较不同太阳高度角度多时期影像,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,地形辐射校正：,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,地形辐射校正：,27,二、遥感影像的几何校正,2
7、8,二、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,29,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,30,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,31,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
8、与地图坐标系中的目标地物坐标存在差异,32,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,33,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,34,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,35,影像的几何畸变 影像的几何
9、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。,36,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。,37,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
10、式,二、遥感影像的几何校正,（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,38,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。,39,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
11、影像要确立坐标原点(起始行和列)、像元的大小以及影像的大小(行数和列数)。,40,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。,41,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
12、变模型对原始畸变影像进行几何精校正。,42,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 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。,43,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。,44,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
13、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。,45,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,46,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,47,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,48,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
14、重采样2）双线性内差重采样3）三次卷积重采样,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,（5）重采样方法,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,（5）重采样方法,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,（5）重采样方法,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,（5）重采样方法,53,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,54,影像的
15、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,55,三、遥感影像的数字镶嵌,56,三、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,57,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。,58
16、,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,59,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,60,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,首先进行色调调整。顺序如下：,61,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
17、,三、遥感影像的数字镶嵌,然后确定实施方案。方案如下：,62,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。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。,63,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,64,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
18、镶嵌,三、遥感影像的数字镶嵌,首先取出重叠部分,65,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,66,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,用最后得到的拉伸点值，对相邻的两整幅影像的色调进行调整。,67,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）实施方案的确定,68,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
19、调调整 影像镶嵌,三、遥感影像的数字镶嵌,（2）接缝线的确定,69,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,三种计算方法： 把两幅影像对应像元的平均值作为重叠区像元点的亮度值。 把两幅待镶嵌影像中亮度值最大的亮度值作为重叠区像元点的亮度值。取两幅影像对应像元亮度值的线性加权和。,（3）重叠区亮度的确定,70,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,（4）数字镶嵌 总体思路为：先局部后整体。镶嵌时要砍去重叠部分的影像。,71,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,（4）数字镶嵌 镶嵌步骤：首先生成两个零值影像接着把两影像水平镶嵌把两影像垂直镶嵌完成所有影像的镶嵌,72,总结：,遥感预处理的内容 遥感影像辐射校正 遥感影像几何校正 遥感影像数字镶嵌,73,作业：,遥感影像辐射校正包括的内容 遥感影像几何精校正的步骤 遥感影像数字镶嵌的步骤,74,本节结束,
