1、信息工程學(xué)院Faculty of Information Engineering湖北省武漢市洪山區(qū)魯磨路388號(hào)遙感圖像的幾何處理大綱大綱n攝影像片像點(diǎn)位移分析n遙感影像的幾何變形n遙感圖像的幾何處理n圖像配準(zhǔn)和數(shù)字鑲嵌n遙感傳感器的構(gòu)像方程 6.1 攝影像片像攝影像片像點(diǎn)位移點(diǎn)位移分析分析幾個(gè)概念幾個(gè)概念1) 主光軸：主光軸：oO2) 像像主點(diǎn)主點(diǎn)：o3) 航航攝傾角與像點(diǎn)傾角：主光軸與鉛垂線的攝傾角與像點(diǎn)傾角：主光軸與鉛垂線的夾角夾角a 垂直攝影垂直攝影: a3、傾斜攝影：傾斜攝影：a3oyxooOoO：主光軸主光軸基礎(chǔ)概念1：中心投影和垂直投影（正射投影）ABCDabcd中心投影中心投影

2、ABCDabcd垂直垂直投影投影航片是航片是中心投影中心投影，即攝影光線交于同，即攝影光線交于同一點(diǎn)一點(diǎn)地圖是地圖是正射投影正射投影，即攝影光線平行且垂直投影面。，即攝影光線平行且垂直投影面。6.1 攝影攝影像片像點(diǎn)位移分析像片像點(diǎn)位移分析投影投影中心投影和垂直投影的區(qū)別正射投影正射投影:比例尺比例尺和投影距離無(wú)關(guān)和投影距離無(wú)關(guān)中心投影中心投影:焦距固定，航高改焦距固定，航高改變，其比例尺也隨之改變變，其比例尺也隨之改變H1H2f正射投影正射投影中心投影中心投影6.1 攝影攝影像片像點(diǎn)位移分析像片像點(diǎn)位移分析投影投影中心投影和垂直投影的區(qū)別正射投影正射投影:總是水平的，總是水平的，不存在傾斜問(wèn)

3、題不存在傾斜問(wèn)題中心投影，中心投影，若投影面傾斜，若投影面傾斜，航片各部分的比例尺不同航片各部分的比例尺不同傾斜傾斜水平水平ABCabcHf比例尺比例尺f/H6.1 攝影攝影像片像點(diǎn)位移分析像片像點(diǎn)位移分析投影投影航航攝傾角與像點(diǎn)傾角：主光軸與鉛垂線攝傾角與像點(diǎn)傾角：主光軸與鉛垂線的夾角的夾角a 垂直垂直攝影攝影: a3、傾斜攝影：傾斜攝影：a3地形起伏對(duì)正射投影地形起伏對(duì)正射投影無(wú)影響無(wú)影響對(duì)中心投影引起投影差對(duì)中心投影引起投影差航片各部分的比例尺不同航片各部分的比例尺不同ABCBACabcabcACCA中心投影和垂直投影的區(qū)別6.1 攝影攝影像片像點(diǎn)位移分析像片像點(diǎn)位移分析投影投影中心投影

4、的透視規(guī)律點(diǎn)點(diǎn)的像仍然是點(diǎn)。的像仍然是點(diǎn)。與像面平行的與像面平行的直線直線的像還是直線；如果直線垂直于地面，的像還是直線；如果直線垂直于地面，有兩種情況：有兩種情況： 當(dāng)當(dāng)直線與像片垂直并直線與像片垂直并通過(guò)通過(guò)投影中心投影中心時(shí)，該直線在像片時(shí)，該直線在像片上的像為一個(gè)點(diǎn)上的像為一個(gè)點(diǎn)；直線直線的延長(zhǎng)線的延長(zhǎng)線不通過(guò)投影中心不通過(guò)投影中心，這時(shí)直線的投影仍為，這時(shí)直線的投影仍為直線，但該垂直線狀目標(biāo)的長(zhǎng)度和變形情況則取決于直線，但該垂直線狀目標(biāo)的長(zhǎng)度和變形情況則取決于目標(biāo)在像片中的位置。目標(biāo)在像片中的位置。平面上的平面上的曲線曲線，在中心投影的像片上一般仍為曲線。，在中心投影的像片上一般仍為

5、曲線。6.1 攝影攝影像片像點(diǎn)位移分析像片像點(diǎn)位移分析投影投影 平均平均比例尺比例尺：以各點(diǎn)的平均高程為起始面，并根據(jù)這個(gè)起始面計(jì)算出來(lái)的比例尺。 主主比例尺比例尺：由像主點(diǎn)航高計(jì)算出來(lái)的比例尺，它可以概略地代表該張航片的比例尺。攝影攝影像片比例尺：像片比例尺：航空像片上某一航空像片上某一線段長(zhǎng)度線段長(zhǎng)度與地面相應(yīng)與地面相應(yīng)線段長(zhǎng)度之比，稱為像片比例尺線段長(zhǎng)度之比，稱為像片比例尺。fH像平面像平面投影中心投影中心地物地物像片比例尺像片比例尺:平坦地區(qū)、攝影時(shí)像片處于水平狀態(tài)（垂直攝影），則像片比例尺等于像機(jī)焦距（f）與航高（H）之比。 比例尺比例尺=f/H6.1 攝影攝影像片像點(diǎn)位移分析像片像

6、點(diǎn)位移分析比例尺比例尺 地地面面起起伏伏使使得得不不同同像像點(diǎn)點(diǎn)比比例例尺尺變變化化fH0h1h2101hHfm201hHfm比例尺：比例尺：01Hfm6.1 攝影像片攝影像片像像點(diǎn)位移分析點(diǎn)位移分析比例尺比例尺6.1 攝影攝影像片像點(diǎn)位移分析像片像點(diǎn)位移分析比例尺比例尺練習(xí)練習(xí)：在用在用RC-5拍攝拍攝的像片的像片,已知航高已知航高2600m，焦距，焦距210mm,紅松紅松K36號(hào)樣地的海拔號(hào)樣地的海拔高為高為500m，紅松，紅松K40號(hào)樣地海拔高為號(hào)樣地海拔高為290m，則則K36、K40的的比例尺比例尺分母分母為多少？為多少？1000021050026003603636KKKKKfhHf

7、Hm？40Km在中心投影的像片上，地形的起伏除引起像片比例尺變化外，還會(huì)引起平面上的點(diǎn)位在像片上的位置移動(dòng)，這種現(xiàn)象稱為像點(diǎn)位移。hHRhhHrhhSnNRrA0Ahha0aH-hfHAh地面點(diǎn)地面點(diǎn)像點(diǎn)像點(diǎn)6.1 攝影攝影像片像點(diǎn)位移分析像片像點(diǎn)位移分析像點(diǎn)位移像點(diǎn)位移問(wèn)題問(wèn)題：何為地形起伏引起的：何為地形起伏引起的像片上投影差、地面上投影差像片上投影差、地面上投影差？6.1 攝影攝影像片像點(diǎn)位移分析像片像點(diǎn)位移分析像點(diǎn)位移像點(diǎn)位移1.投影差分布規(guī)律投影差分布規(guī)律1）對(duì)相對(duì)高差相等的點(diǎn)，）對(duì)相對(duì)高差相等的點(diǎn)，h也相等；也相等；r=0時(shí)，時(shí)， h=0；像主像主點(diǎn)點(diǎn)無(wú)像點(diǎn)移動(dòng)；無(wú)像點(diǎn)移動(dòng)；2）

8、h與與h成正比，成正比，h0，像點(diǎn)背離像主點(diǎn)方向移位，像點(diǎn)背離像主點(diǎn)方向移位， h0；h0，像點(diǎn)朝向像主點(diǎn)方向移位，像點(diǎn)朝向像主點(diǎn)方向移位， h0，像點(diǎn)，像點(diǎn)a朝向像主點(diǎn)方向改正；朝向像主點(diǎn)方向改正；h0,像點(diǎn)像點(diǎn)a背離像背離像主點(diǎn)方向改正。主點(diǎn)方向改正。6.1 攝影攝影像片像點(diǎn)位移分析像片像點(diǎn)位移分析像點(diǎn)位移像點(diǎn)位移技能技能1：如何從如何從垂直遙感影像上獲取垂直遙感影像上獲取建筑物等頂?shù)撞壳逦拷ㄖ锏软數(shù)撞壳逦繕?biāo)的高度？標(biāo)的高度？例如例如：一張航空像片，已知攝影高度為一張航空像片，已知攝影高度為400m，在航空像片上，在航空像片上量出目標(biāo)頂點(diǎn)至像點(diǎn)的距離為量出目標(biāo)頂點(diǎn)至像點(diǎn)的距離為2.8

9、cm，目標(biāo)的像點(diǎn)位移值為，目標(biāo)的像點(diǎn)位移值為0.15cm，則目標(biāo)高度為，則目標(biāo)高度為: h=400*0.15/2.8=21.43(m)Hhrh可得：可得：rHhh6.1 攝影攝影像片像點(diǎn)位移分析像片像點(diǎn)位移分析立體立體測(cè)量測(cè)量技能技能2：影像立體測(cè)量，獲取任一點(diǎn)的高程影像立體測(cè)量，獲取任一點(diǎn)的高程Z值值生理生理視差視差：從從眼眼基線兩基線兩個(gè)端點(diǎn)來(lái)觀察物體（右眼個(gè)端點(diǎn)來(lái)觀察物體（右眼從右邊觀察物體，左眼從左邊觀察物體），因此兩眼從右邊觀察物體，左眼從左邊觀察物體），因此兩眼的觀察角度就不同，在兩眼網(wǎng)膜上所產(chǎn)生的物體影像的觀察角度就不同，在兩眼網(wǎng)膜上所產(chǎn)生的物體影像就有差別就有差別，形成，形成生

10、理生理視差視差。立體觀察立體觀察：根據(jù)：根據(jù)立體視覺原理立體視覺原理進(jìn)進(jìn)行行，必須是在連續(xù)拍攝的兩張空中，必須是在連續(xù)拍攝的兩張空中照片的重疊部分上進(jìn)行的。照片的重疊部分上進(jìn)行的。6.1 攝影攝影像片像點(diǎn)位移分析像片像點(diǎn)位移分析立體測(cè)量立體測(cè)量技能技能2：遙感影像的立體測(cè)量遙感影像的立體測(cè)量左右視差左右視差：高低不同的地面點(diǎn)，在兩：高低不同的地面點(diǎn)，在兩張重疊的航空像片所呈現(xiàn)的相應(yīng)點(diǎn)橫坐標(biāo)張重疊的航空像片所呈現(xiàn)的相應(yīng)點(diǎn)橫坐標(biāo)之差。橫坐標(biāo)以像主點(diǎn)為原點(diǎn)，右邊為正，之差。橫坐標(biāo)以像主點(diǎn)為原點(diǎn)，右邊為正，左邊為負(fù)。左邊為負(fù)。如如A，C兩點(diǎn)的左右視差為：兩點(diǎn)的左右視差為：2121)(XaXaXaXaP

11、a2121)(XcXcXcXcPcBhHfPaBHfPc6.1 攝影攝影像片像點(diǎn)位移分析像片像點(diǎn)位移分析立體測(cè)量立體測(cè)量技能技能2：遙感影像的立體測(cè)量遙感影像的立體測(cè)量hHhHBfHBfhHBfPcPaPhHbhPPbPHhB為像片基線為像片基線；P為視差為視差較。較。人造人造立體視覺立體視覺：必須：必須符合自然界符合自然界立體觀察的四個(gè)條件：立體觀察的四個(gè)條件： 兩張兩張影影像必須像必須是在兩個(gè)是在兩個(gè)不同不同位置對(duì)位置對(duì)同一同一景物攝取的立體景物攝取的立體像對(duì)；像對(duì)； 兩兩只眼睛必須只眼睛必須只能只能分別觀察分別觀察像對(duì)的一像對(duì)的一張影像；張影像； 兩兩影像影像上上相同景物（相同景物（同名像同名像點(diǎn)點(diǎn)）的連線與眼基線應(yīng)）的連線與眼基線應(yīng)大致大致平行平行； 兩兩影像影像的的比例尺相近比例尺相近（差別（差別 =+ + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + + +51沒(méi)有經(jīng)過(guò)色彩調(diào)節(jié)沒(méi)有經(jīng)過(guò)色彩調(diào)節(jié)的的鑲嵌鑲嵌影像影像52經(jīng)過(guò)色彩調(diào)節(jié)經(jīng)過(guò)色彩調(diào)節(jié)的鑲嵌影像的鑲嵌影像影像鑲嵌的兩種方案影像鑲嵌的兩種方案先鑲嵌后校正先鑲嵌后校正 相鄰圖像重疊區(qū)選擇控制點(diǎn)相鄰圖像重疊區(qū)選擇控制點(diǎn)相對(duì)配準(zhǔn)相對(duì)配準(zhǔn)相鄰圖像鑲嵌相鄰圖像鑲嵌工作區(qū)所有圖像鑲嵌工作區(qū)所有圖像鑲嵌選取控制點(diǎn)選取控制點(diǎn)生成帶地理坐標(biāo)的鑲嵌圖生成帶地理坐標(biāo)的鑲嵌圖鑲嵌