遙感數(shù)字圖像處理-影像校正

遙感數(shù)字圖像處理_影像校正第一頁(yè)，共63頁(yè)。

原始的遙感圖像并不能地提供實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的所需的準(zhǔn)確而完備的條件。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，原始遙感影像需要經(jīng)過(guò)圖像處理，來(lái)消除成像過(guò)程中的誤差，改善圖像質(zhì)量。從這講開始介紹圖像處理。遙感圖像處理包括以下幾個(gè)階段：圖像的校正（預(yù)處理），圖像的變換，圖像的增強(qiáng)，圖像的分類。所采用的手段有：光學(xué)圖像處理和數(shù)字圖像處理兩種方法。

是為了獲得地物的幾何屬性和物理屬性遙感技術(shù)的目的--第二頁(yè)，共63頁(yè)。第二講影像校正1數(shù)字影像的性質(zhì)和特點(diǎn)2影像校正

第三頁(yè)，共63頁(yè)。1數(shù)字影像的性質(zhì)與特點(diǎn)1.1模擬影像與數(shù)字影像1.2數(shù)字影像的特點(diǎn)1.3多波段數(shù)字影像的數(shù)據(jù)格式第四頁(yè)，共63頁(yè)。1數(shù)字影像的性質(zhì)與特點(diǎn)1.1模擬影像與數(shù)字影像模擬影像：普通像片那樣的灰度級(jí)及顏色連續(xù)變化的影像數(shù)字影像：把模擬影像分割成同樣形狀的小單元，以各個(gè)小單元的平均亮度值或中心部分的亮度值作為該單元的亮度值進(jìn)行數(shù)字化的影像。把前一部分的空間離散化處理叫采樣（sampling），而后一部分的亮度值的離散化處理叫量化（quantization），以上兩種過(guò)程結(jié)合起來(lái)叫影像的數(shù)字化（digitization）。

第五頁(yè)，共63頁(yè)。采樣采樣的原理第六頁(yè)，共63頁(yè)。量化量化的概念第七頁(yè)，共63頁(yè)。1.2數(shù)字影像的特點(diǎn)便于計(jì)算機(jī)處理與分析：計(jì)算機(jī)是以二進(jìn)制方式處理各種數(shù)據(jù)的。采用數(shù)字形式表示遙感影像，便于計(jì)算機(jī)處理。因此，與光學(xué)影像處理方式相比，遙感數(shù)字影像是一種適于計(jì)算機(jī)處理的影像表示方法。影像信息損失低：由于遙感數(shù)字影像是用二進(jìn)制表示的，因此在獲取、傳輸和分發(fā)過(guò)程中，不會(huì)因長(zhǎng)期存儲(chǔ)而損失信息，也不會(huì)因多次傳輸和復(fù)制而產(chǎn)生影像失真。而模擬方法表現(xiàn)的遙感影像會(huì)因多次復(fù)制而使影像質(zhì)量下降。抽象性強(qiáng)：盡管不同類別的遙感數(shù)字影像，有不同的視覺(jué)效果，對(duì)應(yīng)不同的物理背景，但由于它們都采用數(shù)字形式表示，便于建立分析模型，進(jìn)行計(jì)算機(jī)解譯和運(yùn)用遙感影像專家系統(tǒng)。第八頁(yè)，共63頁(yè)。1.3多波段數(shù)字影像的數(shù)據(jù)格式

(1)BSQ格式（bandsequential）各波段的二維影像數(shù)據(jù)按波段順序排列。第九頁(yè)，共63頁(yè)。（2）BIL方式（bandinterleavedbyline）對(duì)每一行中代表一個(gè)波段的光譜值進(jìn)行排列，然后按波段順序排列該行，最后對(duì)各行進(jìn)行重復(fù)。第十頁(yè)，共63頁(yè)。（3）BIP方式（bandinterleavedbypixel）在一行中，每個(gè)像元按光譜波段次序進(jìn)行排列，然后對(duì)該行的全部像元進(jìn)行這種波段次序排列，最后對(duì)各行進(jìn)行重復(fù)。第十一頁(yè)，共63頁(yè)。

從具有畸變的影像中消除畸變的處理過(guò)程叫影像校正，包括：由于遙感成像過(guò)程中多種因素影響，致使遙感圖像質(zhì)量的衰減。遙感圖像數(shù)據(jù)的校正處理就是消除遙感圖像因輻射度失真、大氣消光和幾何畸變等造成的圖像質(zhì)量的衰減。遙感圖像質(zhì)量衰減產(chǎn)生的原因和作用結(jié)果都不相同，因此一般采用不同的校正處理方法。包括：輻射校正大氣校正幾何校正2影像校正第十二頁(yè)，共63頁(yè)。2影像校正2.1輻射校正2.2大氣校正2.3幾何校正第十三頁(yè)，共63頁(yè)。2.1輻射校正（radiometriccorrection）

輻射校正：針對(duì)遙感影像輻射失真或輻射畸變進(jìn)行的影像校正。由于這種校正是通過(guò)糾正輻射亮度的辦法來(lái)實(shí)現(xiàn)的，因此稱作輻射校正。

2.1.1引起輻射畸變的因素：

(1)遙感器的靈敏度特性

(2)太陽(yáng)高度及地形

(3)大氣吸收、散射等。第十四頁(yè)，共63頁(yè)。（1）由遙感器的靈敏度特性引起的畸變校正由光學(xué)系統(tǒng)的特性引起的畸變校正：在使用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)中，例如在攝像面中，存在著邊緣部分比中心部分發(fā)暗的現(xiàn)象（邊緣減光）。如果以光軸到攝象面邊緣的視場(chǎng)角為θ，則理想的光學(xué)系統(tǒng)中某點(diǎn)的光量與cosnθ幾乎成正比，利用這一性質(zhì)可以進(jìn)行校正（cosnθ校正）。由光電變換系統(tǒng)的特性引起的畸變校正：由于光電變換系統(tǒng)的靈敏度特性通常有很高的重復(fù)性，所以可以定期地在地面測(cè)定其特性，根據(jù)測(cè)定值進(jìn)行校正。2.1.2輻射校正方法第十五頁(yè)，共63頁(yè)。（2）太陽(yáng)高度及地形等引起的畸變校正

視場(chǎng)角和太陽(yáng)角的關(guān)系引起的亮度變化的校正：太陽(yáng)光在地表反射、擴(kuò)散時(shí)，其邊緣更亮的現(xiàn)象叫太陽(yáng)光點(diǎn)（sunspot），太陽(yáng)高度高時(shí)容易產(chǎn)生。太陽(yáng)光點(diǎn)與邊緣減光等都可以用推算陰影曲面的方法進(jìn)行校正。陰影曲面是指在影像的明暗范圍內(nèi)，由太陽(yáng)光點(diǎn)及邊緣減光引起的畸變部分。地形傾斜的影響校正：當(dāng)?shù)匦蝺A斜時(shí)，經(jīng)過(guò)地表擴(kuò)散、反射再入射到遙感器的太陽(yáng)光的輻射亮度就會(huì)依傾斜度而變化?？梢圆扇∮玫乇淼姆ň€矢量和太陽(yáng)光入射矢量的夾角進(jìn)行校正的方法，以及對(duì)消除了光路輻射成分的影像數(shù)據(jù)采用波段間的比值進(jìn)行校正的方法等。第十六頁(yè)，共63頁(yè)。

注：由遙感器引起的誤差或由太陽(yáng)高度引起的誤差，一般在數(shù)據(jù)生產(chǎn)過(guò)程中由生產(chǎn)單位根據(jù)遙感器參數(shù)進(jìn)行校正，而不需要用戶進(jìn)行自行處理。用戶應(yīng)該考慮大氣影響引起的輻射畸變。第十七頁(yè)，共63頁(yè)。2.2大氣校正

進(jìn)入大氣的太陽(yáng)輻射會(huì)發(fā)生反射、折射、吸收、散射和透射。其中對(duì)傳感器接收影響較大的是吸收和散射。為消除由大氣的吸收、散射等引起失真的輻射校正，稱作大氣校正。

第十八頁(yè)，共63頁(yè)。

2.2.1影響遙感影像輻射失真的大氣因素

（1）大氣的消光（吸收和散射）（2）天空光（大氣散射）照射（3）路徑輻射第十九頁(yè)，共63頁(yè)。2.2.2大氣校正方法

常用的大氣校正方法有兩類:(1)一類為基于理論模型的方法，該方法必須建立大氣輻射傳遞方程，在此基礎(chǔ)上近似地求解。

(2)另一類方法為基于經(jīng)驗(yàn)或統(tǒng)計(jì)的方法，如回歸分析方法。

利用大氣輻射傳輸方程來(lái)建立大氣校正模型在理論上是可行的。實(shí)現(xiàn)精確的大氣校正，必須找到每個(gè)波段像元亮度值和地物反射率的關(guān)系。這需要知道模型中成像時(shí)刻氣溶膠的密度、水汽的濃度等大氣參數(shù)。在現(xiàn)實(shí)中，一般很難得到這些數(shù)據(jù)，需要專門的觀測(cè)來(lái)準(zhǔn)確地測(cè)量這些數(shù)據(jù)，因此其方法應(yīng)用受到一定限制

第二十頁(yè)，共63頁(yè)。以可見(jiàn)光和近紅外為例：在輻射傳輸過(guò)程中，到達(dá)地表面的總輻射能量主要是太陽(yáng)直射輻照和天空漫射輻照之和，由于地表目標(biāo)的反射是各向異性的，因此在遙感器觀測(cè)方向的目標(biāo)反射輻射經(jīng)大氣散射和吸收之后進(jìn)入遙感器視場(chǎng)，這一部分能量中含有目標(biāo)信息。在太陽(yáng)入射輻射中，有一部分能量在未到達(dá)地面之前就被大氣散射和吸收了，其中有一部分散射能量進(jìn)入了遙感器視場(chǎng)，這一部分能量（通常稱之為程輻射）中不含有任何目標(biāo)信息。另外，由于周圍環(huán)境的存在，入射到環(huán)境表面的輻射被其反射后有一部分經(jīng)過(guò)大氣散射后而進(jìn)入遙感器視場(chǎng)，另一部分又被大氣反射到目標(biāo)表面，再被目標(biāo)表面反射和大氣透過(guò)進(jìn)入遙感器視場(chǎng)。電磁波輻射與地球大氣作用理論如此復(fù)雜，因此，從遙感的應(yīng)用角度出發(fā)，有必要對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)化，以便于理解掌握。若忽略了大氣折射、湍流和偏振，并假設(shè)天空是均朗伯散射，而且假定地表面假設(shè)為均質(zhì)平坦的朗伯體（而該假設(shè)條件即各向同性天空輻照度和地面朗伯面反射在遙感研究中也廣泛應(yīng)用）。

第二十一頁(yè)，共63頁(yè)。

嚴(yán)格地說(shuō)，去除大氣影響是將公式

中的附加項(xiàng)和附加因子求出，最終求出地物反射率R，從而恢復(fù)遙感影像中地面目標(biāo)的真實(shí)面目。當(dāng)大氣透過(guò)率變化不大時(shí)，有時(shí)只要去掉含ED和Lp的數(shù)據(jù)項(xiàng)就可修正影像的亮度，使影像中像元之間的亮度變化真正反映不同像元地物反射率之間的變化關(guān)系。這種對(duì)大氣影響的糾正是通過(guò)糾正輻射亮度的辦法實(shí)現(xiàn)的，因此也稱作輻射校正。

第二十二頁(yè)，共63頁(yè)。大氣影響輻射糾正

精確的校正公式需要找出每個(gè)波段像元亮度值與地物反射率的關(guān)系。為此需得到衛(wèi)星飛行時(shí)的大氣參數(shù)，以求出透過(guò)率Tθ、Tφ等因子。如果不通過(guò)特別的觀測(cè)，一般很難得到這些數(shù)據(jù)，所以，常常采用一些簡(jiǎn)化的處理方法，只去掉主要的大氣影響，使影像質(zhì)量滿足基本要求。

第二十三頁(yè)，共63頁(yè)。

粗略校正指通過(guò)比較簡(jiǎn)便的方法去掉式

中的Lp，即程輻射度，從而改善影像質(zhì)量。式中還有漫入射因子ED及其他如透過(guò)率等影響，這些因子都作為地物反射率的因子出現(xiàn)，直接相減不易去除，常用比值法或其他校正方法去除。嚴(yán)格地說(shuō)，程輻射度的大小與像元位置有關(guān)，隨大氣條件、太陽(yáng)照射方向和時(shí)間變化而變化，但因其變化量微小而忽略?？梢哉J(rèn)為，程輻射度在同一幅影像的有限面積內(nèi)是一個(gè)常數(shù)，其值的大小只與波段有關(guān)。

第二十四頁(yè)，共63頁(yè)。大氣影響的回歸分析法糾正

假定某紅外波段，存在程輻射為主的大氣影響，且亮度增值最小，接近于零，設(shè)為波段a。現(xiàn)需要找到其他波段相應(yīng)的最小值，這個(gè)值一定比a波段的最小值大一些，設(shè)為波段b，分別以a，b波段的像元亮度值為坐標(biāo)，作二維光譜空間，兩個(gè)波段中對(duì)應(yīng)像元在坐標(biāo)系內(nèi)用一個(gè)點(diǎn)表示。由于波段之間的相關(guān)性，通過(guò)回歸分析在眾多點(diǎn)中一定能找到一條直線與波段b的亮度Lb軸相交，且

第二十五頁(yè)，共63頁(yè)?；貧w分析法

第二十六頁(yè)，共63頁(yè)?；貧w分析法

是斜率：和分別為a、b波段亮度的平均值。是波段a中的亮度為0處波段b中所具有的亮度。可以認(rèn)為就是波段b的程輻射度。校正的方法是將波段b中每個(gè)像元的亮度值減去，來(lái)改善影像，去掉程輻射。同理依次完成其他波段的校正。

第二十七頁(yè)，共63頁(yè)。2.3幾何校正

2.2.1影像幾何畸變的因素

遙感影像成像過(guò)程中所造成的各種幾何畸變稱為幾何校正。影響影像幾何畸變的因素主要包括以下三類：

（1）遙感器的內(nèi)部畸變：由遙感器結(jié)構(gòu)引起的畸變，如遙感器掃描運(yùn)動(dòng)中的非直線性等。

（2）遙感平臺(tái)的運(yùn)行狀態(tài)：包括由于平臺(tái)的高度變化、速度變化、軌道偏移及姿態(tài)變化引起的圖像畸變。

（3）地球本身對(duì)遙感影像的影響：包括地球的自轉(zhuǎn)、高程的變化、地球曲率、大氣折射等引起的圖像畸變。（4）影像投影面及地圖投影法的選取第二十八頁(yè)，共63頁(yè)。（1）遙感器的內(nèi)部畸變：透鏡的輻射方向畸變像差透鏡的切線方向畸變像差透鏡的焦距誤差透鏡的光軸與投影面的非正交性圖象投影面的非平面性探測(cè)元件排列的不整采樣速率的變化采樣時(shí)刻的偏差掃描鏡的掃描速度的變化第二十九頁(yè)，共63頁(yè)。

（2）遙感平臺(tái)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)變化

航高：當(dāng)平臺(tái)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中受到力學(xué)因素影響，產(chǎn)生相對(duì)于原標(biāo)準(zhǔn)航高的偏離，或者說(shuō)衛(wèi)星運(yùn)行的軌道本身就是橢圓的。航高始終發(fā)生變化，而傳感器的掃描視場(chǎng)角不變，從而導(dǎo)致影像掃描行對(duì)應(yīng)的地面長(zhǎng)度發(fā)生變化。航高越向高處偏離，影像對(duì)應(yīng)的地面越寬

第三十頁(yè)，共63頁(yè)。

航速：衛(wèi)星的橢圓軌道本身就導(dǎo)致了衛(wèi)星飛行速度的不均勻，其他因素也可導(dǎo)致遙感平臺(tái)航速的變化。航速快時(shí)，掃描帶超前，航速慢時(shí)，掃描帶滯后，由此可導(dǎo)致影像在衛(wèi)星前進(jìn)方向上（影像上下方向）的位置錯(cuò)動(dòng)。

第三十一頁(yè)，共63頁(yè)。俯仰：遙感平臺(tái)的俯仰變化能引起影像上下方向的變化，即星下點(diǎn)俯時(shí)后移，仰時(shí)前移，發(fā)生行間位置錯(cuò)動(dòng)。

第三十二頁(yè)，共63頁(yè)。翻滾：遙感平臺(tái)姿態(tài)翻滾是指以前進(jìn)方向?yàn)檩S旋轉(zhuǎn)了一個(gè)角度?？蓪?dǎo)致星下點(diǎn)在掃描線方向偏移，使整個(gè)影像的行向翻滾角引起偏離的方向錯(cuò)動(dòng)。

第三十三頁(yè)，共63頁(yè)。偏航：指遙感平臺(tái)在前進(jìn)過(guò)程中，相對(duì)于原前進(jìn)航向偏轉(zhuǎn)了一個(gè)小角度，從而引起掃描行方向的變化，導(dǎo)致影像的傾斜畸變。第三十四頁(yè)，共63頁(yè)。

地形起伏的影響

當(dāng)?shù)匦未嬖谄鸱鼤r(shí)，會(huì)產(chǎn)生局部像點(diǎn)的位移，使原來(lái)本應(yīng)是地面點(diǎn)的信號(hào)被同一位置上某高點(diǎn)的信號(hào)代替。由于高差的原因，實(shí)際像點(diǎn)P距像幅中心的距離相對(duì)于理想像點(diǎn)P0距像幅中心的距離移動(dòng)了△r。高差引起的像點(diǎn)位移（3）地球本身對(duì)遙感影像的影響第三十五頁(yè)，共63頁(yè)。

地表曲率的影響

地球是球體，嚴(yán)格說(shuō)是橢球體，因此地球表面是曲面。這一曲面的影響主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是像點(diǎn)位置的移動(dòng)，當(dāng)選擇的地圖投影平面是地球的切平面時(shí)，使地面點(diǎn)P0相對(duì)于投影平面點(diǎn)P有一高差△h。

像點(diǎn)位移第三十六頁(yè)，共63頁(yè)。

二是像元對(duì)應(yīng)于地面寬度的不等。由于傳感器通過(guò)掃描取得數(shù)據(jù)，在掃描過(guò)程中每一次取樣間隔是星下視場(chǎng)角的等分間隔。如果地面無(wú)彎曲，在地面瞬時(shí)視場(chǎng)寬度不大的清況下，L1，L2，L3，…的差別不大。但由于地球表面曲率的存在，對(duì)應(yīng)于地面的P1，P2，P3，…，顯然P3-P1＞L3-L1，距星下點(diǎn)越遠(yuǎn)畸變?cè)酱?，?duì)應(yīng)地面長(zhǎng)度越長(zhǎng)。

像元對(duì)應(yīng)于地面寬度的不等

第三十七頁(yè)，共63頁(yè)。

大氣折射的影響

大氣對(duì)輻射的傳播產(chǎn)生折射。由于大氣的密度分布從下向上越來(lái)越小，折射率不斷變化，因此折射后的輻射傳播不再是直線而是一條曲線，從而導(dǎo)致傳感器接收的像點(diǎn)發(fā)生位移

大氣折射的影響NP第三十八頁(yè)，共63頁(yè)。

地球自轉(zhuǎn)的影響

衛(wèi)星前進(jìn)過(guò)程中，傳感器對(duì)地面掃描獲得影像時(shí)，地球自轉(zhuǎn)影響較大，會(huì)產(chǎn)生影像偏離。因?yàn)槎鄶?shù)衛(wèi)星在軌道運(yùn)行的降段接收影像，即衛(wèi)星自北向南運(yùn)動(dòng)，這時(shí)地球自西向東自轉(zhuǎn)。相對(duì)運(yùn)動(dòng)的結(jié)果，使衛(wèi)星的星下位置逐漸產(chǎn)生偏離。偏離方向如圖所示，所以衛(wèi)星影像經(jīng)過(guò)校正后成為圖C的形態(tài)。地球自轉(zhuǎn)引起偏離(a)獲得影像（b）實(shí)際對(duì)應(yīng)的地面位置（c）影像變形第三十九頁(yè)，共63頁(yè)。

2.2.2幾何校正的方法

從具有幾何畸變的影像中消除畸變的過(guò)程。也可以說(shuō)是定量地確定影像上的像元坐標(biāo)（影像坐標(biāo)）與目標(biāo)物的地理坐標(biāo)（地圖坐標(biāo)等）的對(duì)應(yīng)關(guān)系（坐標(biāo)變換式）。

第四十頁(yè)，共63頁(yè)。

（1）基本思路

校正前的影像看起來(lái)是由行列整齊的等間距像元點(diǎn)組成的，但實(shí)際上，由于某種幾何畸變，影像中像元點(diǎn)間所對(duì)應(yīng)的地面距離并不相等（圖a）。校正后的影像亦是由等間距的網(wǎng)格點(diǎn)組成的，且以地面為標(biāo)準(zhǔn)，符合某種投影的均勻分布（圖b），影像中格網(wǎng)的交點(diǎn)可以看作是像元的中心。校正的最終目的是確定校正后影像的行列數(shù)值，然后找到新影像中每一像元的亮度值。第四十一頁(yè)，共63頁(yè)。

（2）幾何校正的方法

系統(tǒng)性校正：

當(dāng)知道了消除影像幾何畸變的理論校正公式時(shí)，可把該式中所含的與遙感器構(gòu)造有關(guān)的校準(zhǔn)數(shù)據(jù)（焦距等）及遙感器的位置、姿態(tài)等的測(cè)量值代入到理論校正式中進(jìn)行幾何校正。該方法對(duì)遙感器的內(nèi)部畸變大多是有效的。可是在很多情況下，遙感器的位置及姿態(tài)的測(cè)量值精度不高，所以外部畸變的校正精度也不高。

第四十二頁(yè)，共63頁(yè)。

非系統(tǒng)性校正：

利用實(shí)地測(cè)量的地物的真實(shí)坐標(biāo)值，尋找實(shí)測(cè)值與畸變之后的圖像之間的函數(shù)關(guān)系，從而得到幾何校正的方法。利用控制點(diǎn)的影像坐標(biāo)和地圖坐標(biāo)的對(duì)應(yīng)關(guān)系，近似地確定所給的影像坐標(biāo)系和應(yīng)輸出的地圖坐標(biāo)系之間的坐標(biāo)變換式。坐標(biāo)變換式經(jīng)常采用1次、2次等角變換式，2次、3次投影變換式或高次多項(xiàng)式。坐標(biāo)變換式的系數(shù)可從控制點(diǎn)的影像坐標(biāo)值和地圖坐標(biāo)值中根據(jù)最小2乘法求出。第四十三頁(yè)，共63頁(yè)。

復(fù)合校正：

實(shí)際工作中常常將兩種方法結(jié)合起來(lái)。把理論校正式與利用控制點(diǎn)確定的校正式組合起來(lái)進(jìn)行校正。①分階段校正的方法，即首先根據(jù)理論校正式消除幾何畸變（如內(nèi)部畸變等），然后利用少數(shù)控制點(diǎn)，根據(jù)所確定的低次校正式消除殘余的畸變（外部畸變等）；②提高幾何校正精度的方法，即利用控制點(diǎn)以較高的精度推算理論校正式中所含的遙感器參數(shù)、遙感器的位置及姿態(tài)參數(shù)。

第四十四頁(yè)，共63頁(yè)。

幾何畸變有多種校正方法，但常用的是一種通用的精校正方法，適合于在地面平坦，不需考慮高程信息，或地面起伏較大而無(wú)高程信息，以及傳感器的位置和姿態(tài)參數(shù)無(wú)法獲取的情況時(shí)應(yīng)用。有時(shí)根據(jù)遙感平臺(tái)的各種參數(shù)已做過(guò)一次校正，但仍不能滿足要求，就可以用該方法作遙感影像相對(duì)于地面坐標(biāo)的配準(zhǔn)校正，遙感影像相對(duì)于地圖投影坐標(biāo)系統(tǒng)的配準(zhǔn)校正，以及不同類型或不同時(shí)相的遙感影像之間的幾何配準(zhǔn)和復(fù)合分析，以得到比較精確的結(jié)果。（3）幾何精校正的步驟第四十五頁(yè)，共63頁(yè)。

幾何精校正概括為兩個(gè)步驟：第一步是構(gòu)建一個(gè)模擬幾何畸變的數(shù)學(xué)模型，以建立原始畸變圖像空間與標(biāo)準(zhǔn)圖像空間的某種對(duì)應(yīng)關(guān)系，實(shí)現(xiàn)不同圖像空間中像元位置的變換；第二步是利用這種對(duì)應(yīng)關(guān)系把原始畸變圖像空間中全部像素變換到標(biāo)準(zhǔn)圖像空間中的對(duì)應(yīng)位置上，完成標(biāo)準(zhǔn)圖像空間中每一像元亮度值的計(jì)算。具體步驟：第四十六頁(yè)，共63頁(yè)。第一步選擇幾何校正計(jì)算模型第四十七頁(yè)，共63頁(yè)。第二步選擇幾何校正采點(diǎn)模式第四十八頁(yè)，共63頁(yè)。第三步采集地面控制點(diǎn)（GCP）第四步采集地面檢查點(diǎn)第四十九頁(yè)，共63頁(yè)。第五步影像重采樣第五十頁(yè)，共63頁(yè)。

重采樣找到一種數(shù)學(xué)關(guān)系，建立變換前影像坐標(biāo)（x，y）與變換后影像坐標(biāo)（u，v）的關(guān)系，通過(guò)每一個(gè)變換后影像像元的中心位置（u代表行數(shù)，v代表列數(shù)，均為整數(shù)）計(jì)算出變換前對(duì)應(yīng)的影像坐標(biāo)點(diǎn)（x，y）。分析得知，整數(shù)（u，v）的像元點(diǎn)在原影像坐標(biāo)系中一般不在整數(shù)（x，y）點(diǎn)上，即不在原影像像元的中心。計(jì)算校正后影像中的每一點(diǎn)所對(duì)應(yīng)原圖中的位置（x，y）。計(jì)算時(shí)按行逐點(diǎn)計(jì)算，每行結(jié)束后進(jìn)入下一行計(jì)算，直到全圖結(jié)束。第五十一頁(yè)，共63頁(yè)。

重采樣的兩種方法對(duì)輸入影像的各個(gè)象元在變換后的輸出影像坐標(biāo)系上的相應(yīng)位置進(jìn)行計(jì)算，把各個(gè)象元的數(shù)據(jù)投影到該位置上。

對(duì)輸出影像的各個(gè)象元在輸入影像坐標(biāo)系的相應(yīng)位置進(jìn)行逆運(yùn)算，求出該位置上的象元數(shù)據(jù)。該方法是經(jīng)常采用的方法。

第五十二頁(yè)，共63頁(yè)。重采樣的方法第五十三頁(yè)，共63頁(yè)。

內(nèi)插計(jì)算計(jì)算每一點(diǎn)的亮度值。由于計(jì)算后的（x，y）多數(shù)不在原圖的像元中心處，因此必須重新計(jì)算新位置的亮度值。一般來(lái)說(shuō)，新點(diǎn)的亮度值介于鄰點(diǎn)亮度值之間，所以常用內(nèi)插法計(jì)算。為了確定校正后影像上每點(diǎn)的亮度值，只要求出其原圖所對(duì)應(yīng)點(diǎn)（x，y）的亮度。通常有三種方法：最近鄰法雙向線性內(nèi)插法三次卷積內(nèi)插法。第五十四頁(yè)，共63頁(yè)。最近鄰法

影像中兩相鄰點(diǎn)的距離為1，即行間距△x＝1，列間距△y=1，取與所計(jì)算點(diǎn)(x,y)周圍相鄰的4個(gè)點(diǎn)，比較它們與被計(jì)算點(diǎn)的距離，哪個(gè)點(diǎn)距離最近，就取哪個(gè)的亮度值作為（x,y）點(diǎn)的亮度值f（x，y）。設(shè)該最近鄰點(diǎn)的坐標(biāo)為（k,l）,則k=Integer(x+0.5)l=Integer(y+0.5)f(x,y)=f(k,l)幾何位置上的精度為±0.5象元

最鄰近內(nèi)插法以距內(nèi)插點(diǎn)最近的觀測(cè)點(diǎn)的像元值為所求的像元值。該方法最大可產(chǎn)生0.5個(gè)像元的位置誤差，優(yōu)點(diǎn)是不破壞原來(lái)的像元值，處理速度快。第五十五頁(yè)，共63頁(yè)。

雙線性內(nèi)插法

?。▁，y）點(diǎn)周圍的4鄰點(diǎn)，在y方向（或x方向）內(nèi)插二次，再在x方向（或y方向）內(nèi)插一次，得到（x，y）點(diǎn)的亮度值f(x，y），該方法稱雙線性內(nèi)插法。設(shè)4個(gè)鄰點(diǎn)分別為(i,j),(i,j+1),(i+1,j),(i+1,j+1),過(guò)(x,y)作直線與x軸平行，與4鄰點(diǎn)組成的邊相交于點(diǎn)（i,y)和(i+1,y)。先在y方向內(nèi)插,由f(i,j+1)和f(i,j)計(jì)算交點(diǎn)的亮度f(wàn)（i,y)；由f(i+1,j+1)和f(i+1,j)計(jì)算交點(diǎn)的亮度f(wàn)(i+1,y)。然后計(jì)算x方向，以f(i,y)和f(i+1,y)來(lái)內(nèi)插f(x,y)值。

雙線性內(nèi)插法使用內(nèi)插點(diǎn)周圍的4個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的像元值，對(duì)所求的像元值進(jìn)行線性內(nèi)插。缺點(diǎn)是破壞了原來(lái)的數(shù)據(jù)，但具有平均化的濾波效果。第五十六頁(yè)，共63頁(yè)。

三次卷積內(nèi)插法增加鄰點(diǎn)來(lái)獲得最佳插值函數(shù)。取與計(jì)算點(diǎn)（x，y）周圍相鄰的16個(gè)點(diǎn)，與雙向線性內(nèi)插類似，可先在某一方向上內(nèi)插，每4個(gè)值依次內(nèi)插4次，求出f（x，j-1），f(x,j)，f(x,j+1),f(x,j+2)，再根據(jù)這四個(gè)計(jì)算結(jié)果在另一方向上內(nèi)插，得到f(x，y）。因這種三次多項(xiàng)式內(nèi)插過(guò)程實(shí)際上是一種卷積，故稱三次卷積內(nèi)插。3次卷積內(nèi)插法使用內(nèi)插點(diǎn)周圍的16個(gè)觀測(cè)點(diǎn)的像元值，用3次卷積函數(shù)對(duì)所求像元值進(jìn)行內(nèi)插。缺點(diǎn)是破壞了原來(lái)的數(shù)據(jù)，但具有影像的均衡化和清晰化的效果，可得到較高的影像質(zhì)量。第五十七頁(yè)，共63頁(yè)。三種內(nèi)插方法比較方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)提醒1簡(jiǎn)單易用，計(jì)算量小處理后的影像亮度具有不連續(xù)性，影響精確度2精度明顯提高，特別是對(duì)亮度不連續(xù)現(xiàn)象或線狀特征的塊狀化現(xiàn)象有明顯的改善。

計(jì)算量增加，且對(duì)影像起到平滑作用，從而使對(duì)比度明顯的分界線變得模糊。

鑒于該方法的計(jì)算量和精度適中，只要不影響應(yīng)用所需的精度，作為可取的方法而常被采用。

3更好的影像質(zhì)量，細(xì)節(jié)表現(xiàn)更為清楚。

工作量很大。欲以三次卷積內(nèi)插獲得好的影像效果，就要求位置校正過(guò)程更準(zhǔn)確，即對(duì)控制點(diǎn)選取的均勻性要求更高。

第五十八頁(yè)，共63頁(yè)。

控制點(diǎn)的選取幾何校正的第一步便是位置計(jì)算，首先是對(duì)所選取的二元多項(xiàng)式求系數(shù)。這時(shí)必須已知一組控制點(diǎn)坐標(biāo)