之前對遙感中影像的幾何校正、幾何糾正、正射糾正等概念一直模糊不清,今天在這裡做乙個概念性的總結。
遙感影像的幾何校正,也稱幾何糾正。當遙感影像在幾何位置上發生了變化,產生諸如行列不均勻,像元大小與地面大小對應不準確,地物形狀不規則變化等畸變時,即說明遙感影像發生了畸變,幾何校正即是對這種畸變的校正。同時,幾何校正是乙個將影像資料投影到平面上,使其符合地圖投影系統的過程,通過該過程即可為影像賦予地理參考。
幾何校正分為系統校正和精確校正。其中,系統校正在衛星地面接收站進行,這種校正針對畸變的具體原因,對由感測器特性和遙感器的瞬時位置、高度、速度、旋轉、行距、偏航以及地球自轉等引起的誤差進行系統誤差校正。一方面,這一校正不能完全消除由地球曲率、大氣折射以及地形變化等引起的誤差,還需進一步校正;另一方面,使用者拿到系統校正產品後,由於使用目的的不同和投影及比例尺的不同,也仍需進一步的校正,即精確校正。
精確校正即幾何精校正,是用地面控制點(gcps)進行的幾何校正,這種校正不考慮引起畸變的原因,其實質是用數學模型來近似描述遙感影像的幾何畸變過程,並且認為遙感影像的總體畸變可以看作是擠壓、扭曲、縮放、偏移以及更高次的基本變形的綜合作用的結果,利用畸變的遙感影像與標準地圖或影像之間的一些對應點(即控制點資料對)求得這個幾何畸變模型,然後利用此模型進行幾何畸變的校正。
幾何精校正的基本過程為:
① 根據影像的成像方式確定影像座標和地面座標之間的數學模型;
② 根據地面控制點和對應像點座標進行平差計算變換引數,評定精度;
③ 對原始影像進行幾何變換計算,畫素灰度重取樣。
遙感影像幾何精校正方法主要分為以下幾種:
①基於多項式
多項式糾正迴避成像的幾何過程,直接對影像本身的變形進行數學模擬。一般的多項式糾正變換公式如下:
x =a
0+(a
1x+a
2y)+
(a3x
2+a4
xy+a
5y2)
+(a6
x3+a
7x2y
+a8x
y2+a
9y3)
+⋯y=
a0+(
b1x+
b2y)
+(b3
x2+b
4xy+
b5y2
)+(b
6x3+
b7x2
y+b8
xy2+
b9y3
)+
⋯x=a_+(a_x+a_y)+(a_x^2+a_xy+a_y^2)+(a_x^3+a_x^2y+a_xy^2+a_y^3)+\\ y=a_+(b_x+b_y)+(b_x^2+b_xy+b_y^2)+(b_x^3+b_x^2y+b_xy^2+b_y^3)+
x=a0+
(a1
x+a2
y)+
(a3
x2+a
4xy
+a5
y2)+
(a6
x3+a
7x2
y+a8
xy2
+a9
y3)+
⋯y=a
0+(
b1x
+b2
y)+(
b3x
2+b4
xy+
b5y
2)+(
b6x
3+b7
x2y
+b8
xy2+
b9y
3)+⋯
實踐中常採用二元二次多項式。目前,也有將控制點高程資訊加入多項式模型中的改進多項式模型——三維多項式模型。
②基於共線方程
比如:spot影像的行中心投影構像方程。
③基於有理函式模型
在基於三維多項式模型、基於共線方程和基於有理函式模型進行幾何精校正時,需要有地面的高程資訊(dem),此時可以改正因地形起伏引起的投影差。這種按正射投影做校正的過程稱為正射校正(ortho-rectification)。
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