第5章 遥感作业

第五章遥感图像几何纠正
名词解释：构像方程几何变形RFM 多项式纠正间接法纠正重采样图像配准图像镶嵌DEM
问答题：
1．根据通用构像方程，写出中心投影影像、推扫式影像、逐点扫描影像和侧视雷达影像的构像方程。

2．分别指出Landsat-7、SPOT-5、TERRASAR—X的瞬时等效像点坐标。

3．根据中心投影影像姿态产生的变形误差公式，推导出推扫式影像、逐点扫描影像和侧视雷达影像的像点位移公式。

4．叙述多项式拟合法纠正卫星图像的原理和步骤。

5．直接法纠正和间接法纠正的主要区别是什么？
6．两幅影像进行图像镶嵌应解决哪些关键问题？
7．图像配准和图像镶嵌的异同点是什么？
计算题
若P(i,j)=G表示在影像上第i行第j列的像元灰度值为G。

对于P(101，56)=50、P(101，57)=20、P(102，56)=40、P(102，57)=30的四个像元，分别利用双线性内插和双三次卷积计算像元P(101.6，56.4)的灰度。

名词解释：
构像方程：指地物点在图像上的图像坐标(x,y)和其在地面对应点的大地坐标(X,Y,Z)之间的数学关系
几何变形：原始图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、方位等特征在与参照系统中的表达要求不一致时的变形
RFM：即有理函数模型，是一种广义的新型传感器模型，是一种能够获得与严格成像模型近似一致精度的、形式简单的概括模型
多项式纠正：利用一个适当的多项式来描述纠正前后的图像相应点之间的坐标关系。

它回避了复杂的成像空间几何过程，直接对图像变形的本身进行数学模拟
间接法纠正:从空白的输出图像阵列出发，按行列的顺序依次对每个输出像素点位反求原始图像坐标中的位置
重采样：当输出图像阵列中的像素在原始图像中的投影点位坐标值不为整数时，必须采用适
当的方法把该点位周围邻近整数点位上亮度值对该点的亮度贡献累积起来，构成该点位的新亮度值。

这个过程称为数字图像灰度的重采样。

图像配准：根据图像的几何畸变特点，采用一种几何变换，将图像规划到统一的坐标系中。

实质就是图像的几何纠正
图像镶嵌：将不同的图像文件合在一起，形成一幅完整的包含感兴趣区域的图像，这就是图像的镶嵌
DEM ：即数字高程模型 问答题：
1.答：中心投影：⎥⎥
⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡-+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡f y x A Z Y X Z Y X P S p λ其
A 为由姿态角的方向余弦所构成的旋
转矩阵
推扫式影像： ⎥⎥
⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡-+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡f x R A Z Y X Z Y X t P t S p 0θλ 其中，⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡-=θθθθθcos sin 0sin cos 00
01R 由于一幅图像内每条图像线的坐标和姿态角是变化的，是时间t 的函数，故用t S ，t A 加以区别
逐点扫描式影像：⎥⎥
⎥⎦⎤
⎢⎢⎢⎣⎡-+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡f R A Z Y X Z Y X t P t S p 00θλ其
⎥⎥⎥⎦
⎤
⎢⎢⎢⎣⎡-=θθθθ
θcos sin 0sin cos 00
01
R 侧视雷达影像：⎥⎥
⎥⎦
⎤⎢⎢⎢⎣⎡-+⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡=⎥⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎢⎣⎡θθλcos sin 0r r A Z Y X Z Y X t P t S p
2.答：LandSat-7:使用的传感器为ETM+，成像方式为逐点扫描式，因而其顺时等效像点坐标为：θtan )(,0)(f y x ==；
SPOT-5的传感器为HRV ，成像方式为推扫式，因而其顺时等效像点坐标为：
θ
θθ
θsin cos sin cos )(,0)(y f f y y x -+=
= ；
TERRASAR —X 装载侧视雷达，属于侧视雷达成像方式，因而其等效像点方程为：
θθcos ,sin ,0r f r y x ===
3.答：(1)推扫影像像点位移公式：在中心投影像点位移公式的基础上，考虑到0=x ,得到
其像点位移公式为：ydk fd dX H
f dx s +--=φ，ωd f y f dZ H y dY H f dy s s )1(22
+--
-=
(2)逐点扫描式：在扫描式像点位移公式的基础上考虑全景畸变，得到其像点位移公式为：
dk f d f dX H
f
x d s θφθθsin cos cos +--=-
ωθθθfd dZ H
f
dY H f y d s s ---
=-
cos sin cos 2 (3)侧视雷达：像点位移为：dk r d r dX H
r
dx s θφθθsin cos cos +--
= ，S S dZ H
r
dY H r dy θθsin cos --
= 4.多项式拟合法纠正卫星图像的原理和步骤：回避成像的空间几何过程，直接对图像变形的本身进行数学模拟
（1）根据纠正图像的要求选定多项式阶数； （2）利用已知地面控制点求解多项式系数； （3）进行遥感图像的纠正变换； （4）数字图像灰度值的重采样； （5）纠正结果评价
5.直接法纠正和间接法纠正的主要区别： （1）所用的纠正变换函数不同，互为逆变换；
（2）纠正后像素获得亮度值的方法不同：对于直接纠正法，方法是亮度重配置，对于间接纠正法，则为亮度重采样
6.两幅影像进行图像镶嵌的关键问题：
（1）如何在几何上将多幅不同的图像连接在一起；
（2）如何保证拼接后的图像反差一致，色调相近，没有明显的接缝 7.图像配准和图像镶嵌的异同点：
相同点：（1）都是对几幅遥感影像进行处理；（2）图像配准的实质就是遥感图像的几何纠正，而镶嵌时消除接缝的过程里也要进行几何纠正；（3）配准的目的是将图像归化到统一的坐标系中，而进行镶嵌的几幅图像一般也要求采用统一的坐标系；
不同点:(1)目的不同：配准是为了便于将多源数据进行比较和分析而将这些多源数据影像进行几何上的“对准”，镶嵌是为了将不同的图像文件合在一起以获得包含感兴趣区域的图像；（2）要解决的关键问题不同：配准的关键是确定多元图像间的同名像点，而镶嵌的关键是连接和接缝消除；（3）采用的技术方法不同：配准主要采用相关性测度方法，而镶嵌涉及的技术有镶嵌边搜索、边界线平滑等 计算题： 双线性内插：
P(101.6，56.4)=0.4*0.6*50+0.6*0.6*40+0.4*0.4*20+0.6*0.4*30=36.8; 双三次卷积:
P(101.6，56.4)=。