1、遙感概論遙感概論 主講：施新程主講：施新程電子教案 1 1 輻射校正輻射校正2 2 幾何校正幾何校正3 3 鑲嵌處理鑲嵌處理 地物（目標物）的輻射（反射）經過大氣層時，地物（目標物）的輻射（反射）經過大氣層時，與大氣層發生散射作用和吸收作用。吸收作用直接與大氣層發生散射作用和吸收作用。吸收作用直接降低地物的輻射能量，引起輻射畸變。散射作用除降低地物的輻射能量，引起輻射畸變。散射作用除降低地物的輻射能量外，大氣散射的部分輻射還會降低地物的輻射能量外，大氣散射的部分輻射還會進入傳感器，直接疊加在目標地物的輻射能量之中，進入傳感器，直接疊加在目標地物的輻射能量之中，成為目標地物的噪聲，降低了圖像的質

2、量。成為目標地物的噪聲，降低了圖像的質量。 光照條件的不同也會引起輻射畸變，如太陽高光照條件的不同也會引起輻射畸變，如太陽高度角、地面坡度等，都會引起輻射的畸變。度角、地面坡度等，都會引起輻射的畸變。 Ep=E0 cos4 式中：式中：Vr為未校正的輸入亮度值；為未校正的輸入亮度值；Vc為校準后的輸為校準后的輸出亮度值；出亮度值； 為回歸分析所決定的系數，反映了傳感為回歸分析所決定的系數，反映了傳感器傳輸特性的增益；器傳輸特性的增益；K為太陽角校正系數。為太陽角校正系數。)()(nsrnscaVbKVniiiniiiVDbVCa11)(nsb式中：式中：V 已校正過的數據；已校正過的數據； D

3、max 校正系數，對于校正系數，對于MSS為為127，對，對TM為為255； Rmax 探測器能夠輸出的最大輻射亮度；探測器能夠輸出的最大輻射亮度； Rmin 探測器能夠輸出的最小輻射亮度；探測器能夠輸出的最小輻射亮度； R 傳感器輸出的未校正輻射亮度。傳感器輸出的未校正輻射亮度。 minminmaxmax)(RRRRDVCCT回歸計算濾波處理校準處理CCT 調整前直方圖調整后直方圖像元數百分比像元數百分比/%/%像元數百分比像元數百分比/%/% 回歸分析校正法回歸分析校正法太陽高度角引起的畸變校正是將太陽光線傾斜照射時獲太陽高度角引起的畸變校正是將太陽光線傾斜照射時獲取的圖像校正為太陽光線垂

4、直照射時獲取的圖像。取的圖像校正為太陽光線垂直照射時獲取的圖像。太陽的高度角太陽的高度角可根據成像時刻的時間、季節和地理位可根據成像時刻的時間、季節和地理位置來確定，即：置來確定，即： sin=sin sincos coscost 太陽高度角的校正是通過調整一幅圖像內的平均灰度來太陽高度角的校正是通過調整一幅圖像內的平均灰度來實現的。實現的。多光譜圖像上的陰影可以通過圖像之間的比值予以消除。多光譜圖像上的陰影可以通過圖像之間的比值予以消除。比值圖像是用同步獲取的相同地區的任意兩個波段圖像比值圖像是用同步獲取的相同地區的任意兩個波段圖像相除而得到的新圖像。相除而得到的新圖像。cosyxgyxf，

5、一是指衛星在運行過程中，由于姿態、地球曲率、一是指衛星在運行過程中，由于姿態、地球曲率、地形起伏、地球旋轉、大氣折射、以及傳感器自身地形起伏、地球旋轉、大氣折射、以及傳感器自身性能所引起的幾何位置偏差。性能所引起的幾何位置偏差。二是指圖像上像元的坐標與地圖坐標系統中相應坐二是指圖像上像元的坐標與地圖坐標系統中相應坐標之間的差異。標之間的差異。例如掃描形式成像的MSS，產生的幾何畸變主要是由于掃描鏡的非線性振動和其它一些偶然因素引起的。在地面上影響可達395米。 全景畸變：1)遙感器坐標系統遙感器坐標系統S-UVWU軸:遙感器飛行方向V軸:垂直于U軸W軸:垂直于UV平面2) 地面坐標系統地面坐標

6、系統O-XYZZ軸:原點處天頂方向XY平面垂至于Z軸3)圖象坐標系統圖象坐標系統o-xyfx y f 分別平行于UVW軸遙感圖象坐標系統位移變化位移變化高度變化高度變化速度變化速度變化偏航變化偏航變化俯仰變化俯仰變化側翻變化側翻變化(d) (d ) (d ) 側視雷達是按斜距投影原理成像的。側視雷達是按斜距投影原理成像的。雷達電磁波在大氣中傳播時，一方面會因雷達電磁波在大氣中傳播時，一方面會因大氣折射率的變化而產生路徑彎曲，使傳大氣折射率的變化而產生路徑彎曲，使傳播路徑變長；另一方面使電磁波傳播速度播路徑變長；另一方面使電磁波傳播速度減慢，傳播時間增加。減慢，傳播時間增加。 遙感圖像的幾何粗處

7、理和精處理。n遙感圖像的幾何糾正按照處理方式分為光學糾正和數字糾正。n光學糾正主要用于早期的遙感圖像的處理中，現在的應用已經不多。除了對框幅式的航空照片（中心投影）可以進行比較嚴密的糾正以外，對于大多數動態獲得的遙感影像只能進行近似的糾正。n主要介紹數字圖像的幾何糾正。幾何粗校正：幾何粗校正：這種校正是針對引起幾何畸變的原因進行的，地面接收站在提供給用戶資料前，已按常規處理方案與圖像同時接收到的有關運行姿態、傳感器性能指標、大氣狀態、太陽高度角對該幅圖像幾何畸變進行了校正。 幾何粗校正是針對衛星運行和成像過程中引起的幾何畸變進行的校正，即衛星姿態不穩、地球自轉、地球曲率、地形起伏、大氣折射等因

8、素引起的變形。幾何精校正：幾何精校正：利用地面控制點進行的幾何校正稱為幾何精校正。數字圖象幾何糾正：通過計算機對離散結構的數字圖像中的每一個像元逐個進行糾正處理的方法。這種方法能夠精確地改正動態掃描圖像的誤差。 基本原理：利用圖像坐標和地面坐標（另一圖像坐標、地圖坐標等）之間的數學關系，即輸入圖像和輸出圖像間的坐標轉換關系實現。準準備備工工作作輸入原輸入原始數字始數字圖像圖像建立糾正建立糾正變換函數變換函數影像范圍影像范圍確定輸出確定輸出逐個像素逐個像素的幾何位的幾何位置變換置變換像素亮度像素亮度值重采樣值重采樣輸出糾正輸出糾正后的圖像后的圖像效果評價效果評價n直接糾正方法直接糾正方法: :從

9、原始圖像，依次對每個像元根據變換函數F（），求得它在新圖像中的位置。并將灰度值付給新圖像的對應位置上。n間接糾正法間接糾正法: :是反解變換方法。從新圖像中依次每個像元，根據變換函數 f( ) 找到它在原始圖像中的位置，并將圖像的灰度值賦予新圖像的像元。),(ppYpyxFY ),(ppXpyxFX 直接直接),(PPxpYXfx ),(PPypYXfy 間接間接 1)最近鄰法 2)雙線性內插法 3)三次卷積法 1) 最近鄰法：距離實際位置最近的像元的灰度值作為輸出圖像像元的灰度值。2）雙線性法：以實際位置臨近的4個像元值，確定輸出像元的灰度值。公式為：4141432144332211,iii

10、iinmpgpppppgpgpgpgpg）（ G 2 G 3 G 4 G 1 3）三次卷積法以實際位置臨近的16個像元值，確定輸出像元的灰度值。公式為：161161,iiiiinmpgpg）（ PSF 三次樣條函數 sinc函數幾種采樣方法的優缺點：1)最近鄰法：計算簡單，一般情況下可接受，灰度級細微變化，保留原始數據。2)雙線性插值：計算，效果，細節喪失；斜率n表征空間位置的可靠性，道路交叉點，標志物，水域的邊界，山頂，小島中心，機場等。n同名控制點要在圖像上均勻分布；n特征變化大的地區應多選些；n清楚辨認；n數量應當超過多項式系數的個數（(n+1)*(n+2)/2）。當控制點的個數超過多項

11、式的系數個數時，采用最小2乘法進行系數的確定，使得到的系數最佳。 影像鑲嵌的原理是：如何將多幅影像從幾何上拼影像鑲嵌的原理是：如何將多幅影像從幾何上拼接起來，這一步通常是先對每幅圖像進行幾何校接起來，這一步通常是先對每幅圖像進行幾何校正，將它們規劃到統一的坐標系中，然后對它們正，將它們規劃到統一的坐標系中，然后對它們進行裁剪，去掉重疊的部分，再將裁剪后的多幅進行裁剪，去掉重疊的部分，再將裁剪后的多幅影像裝配起來形成一幅大幅面的影像。影像裝配起來形成一幅大幅面的影像。把待拼接的兩幅圖像先按小波分解的方法，將它把待拼接的兩幅圖像先按小波分解的方法，將它們分解為不同頻帶的小波分量。們分解為不同頻帶的小波分量。然后在不同的尺度下選擇不同的灰度值修正影響然后在不同的尺度下選擇不同的灰度值修正影響范圍，把兩幅圖像按不同尺度下的小波分量先拼范圍，把兩幅圖像按不同尺度下的小波分量先拼接起來