遥感数字图像处理_第二章_dong
遥感数字图像处理-课件内容.
遥感数字图象处理1．概论遥感、遥感过程遥感：一种在远离目标，不与目标直接接触的情况下，通过传感器获取其特征信息，并对这些信息进行处理、分析和应用的综合性探测技术遥感过程：遥感过程是指遥感信息的获取、传输、处理，以及分析判读和应用的全过程遥感图象、遥感数字图象、遥感图象的数据量遥感图象：是指遥感传感器通过检测、度量地物的电磁波辐射能并进行记录所得到的图象遥感数字图象：是指以数字化形式表述的遥感影像。
遥感图象的数据量：H=M ×N ×b ×n ( bit ) M、N 为行列数， b 为波段数， n=lnG/ln2遥感图象的数字化、采样和量化遥感图象的数字化：指光学图象(物理图象)到数字图象的转换过程，包括采样和量化两个过程采样：将空间上连续的图象变换为离散的点的操作量化：将测量的灰度值用一个整数表示通用遥感数据格式(BSQ、BIL、BIP)BSQ，波段序列格式BIL，波段行交替格式BIP，波段像元交替格式遥感图象的模型：多光谱空间多光谱空间：对于 n 个波段的多光谱图象，这 n 个波段构成一个 n 维多光谱空间，多光谱空间就是一个 n 维坐标系，每一个坐标轴代表一个波段，坐标值为亮度值，坐标系内的每一个点代表一个像元。
描述像素在各个波段中亮度值的分布。
多光谱空间中，像元点在坐标系中的位置可以表示成一个 n 维向量，其中每一个分量 xi 表示该点在第 i 个坐标轴上的投影，即亮度值。
多光谱空间只表示各波段光谱之间的关系，而不包括任何该点在原图象中的位置信息，它没有图象空间的几何意义。
遥感图象的信息内容：波谱信息：指遥感图象上不同地物之间的亮度值差异及同一地物在不同波段上的亮度值差异空间信息: 通过图象亮度值在空间上的变化反映出来的信息时间信息: 指不同时相遥感图象的光谱信息与空间信息的差异遥感数字图象处理、遥感数字图象处理的内容遥感数字图象处理: 利用计算机对遥感数字图象进行一系列操作，以求达到预期目的遥感数字图象处理的内容：图象增强、图象校正、信息提取遥感图象的获取方式主要有哪几种?摄影成像、扫描成像、雷达成像如何估计一幅遥感图象的存储空间大小?遥感图象的信息内容包括哪几个方面？多光谱空间中，像元点的坐标值的含义是什么？与通用图象处理技术比较，遥感数字图象处理有何特点？遥感数字图象处理包括那几个环节？各环节的处理目的是什么？2.遥感图象的统计特征2.1 图象空间的统计量灰度直方图：概念、类型、性质、应用概念：用来描述图象中每一灰度级与其浮现频率间的关系的图表类型：直方图：横坐标为的灰度级，纵坐标为等于各个灰度级像元的浮现频率(像元数)累计直方图：横坐标为的灰度级，纵坐标为小于等于各灰度级的像元的浮现频率 (像元数) 性质：直方图反映表示不同灰度像元的浮现频率，不包含像元的位置信息同一图象的直方图惟一，同向来方图可以对应不同的图象一幅图象的直方图等于其各部份图象直方图之和同类地物的直方图接近正态分布应用： 1.直方图是图象分析的重要工具。
遥感数字图像处理
第一章：图像（对客观存在的物体的一种相似性的、生动的写真或描述）。
数字图像（被计算机存储、处理和使用的图像，是一种空间坐标和明暗程度都不连续的、用离散数学表示的图像）。
数字图像处理（将图像转换成一个数据矩阵存放在图像存储器中，然后再利用数字计算机，或其它的大规模集成数字器件，对图像信息进行数字运算或处理，以提高图像的质量或达到人们所预期的其它效果）。
数字化（将一幅图像从其原来的形式转换为数字形式的处理过程，包括“扫描”、“ 采样”与“量化”三个步骤）。
采样（在一幅图像的每个像素位置上测量灰度值）。
量化（将采样时测量的灰度值转化成整数表示）。
第二章：直方图（以灰度级为横坐标，纵坐标为灰度级的频率，绘制频率同灰度级的关系图就是灰度直方图）。
邻域（对于任一像素（i，j），集合{（i+p,j+q），p、q取合适的整数}叫做该像素的邻域）。
局部处理（对输入图像IP（i,j）处理时，某一输出像素JP(i,j)值由输入图像像素（i,j)及其邻域N(i,j)中的像素值确定。
这种处理称为局部处理）。
点处理（在局部处理中，当输出值JP(i,j)仅与IP(i,j)有关，则称为点处理）。
大局处理（在局部处理中，输出像素JP(i,j)的值取决于输入图像大范围或全部像素的值，这种处理称为大局处理）。
特征空间（把从图像提取的m 个特征量y 1 ，y 2 ，…，y m，用m维的向量Y＝[y 1 y 2 …y m ]t表示称为特征向量。
对应于各特征量的m维空间叫做特征空间）。
特征提取（获取图像特征信息的操作称作特征提取）。
第三章：像点位移（地面起伏引起投影点相对于基准面上垂直投影点的像点产生的直线位移）。
全景面（红外机械扫描仪以及采用CCD 直线阵列作为检测器的推帚式传感器的每一条扫描线都相当于中心投影，其成像面相当全景缝隙摄影机的投影面，是一个圆柱面，称之为全景面）。
内方位元素（表示摄影中心与相片之间相关位置的参数，如像主点在像平面坐标系中的坐标x 0，y 0，摄影中心到相片的垂距f）。
遥感数字图像处理：第二章 基本概念
– 专用注记带：是为对图像进行几何校正处理所提供 的参数，包括图像的经纬度坐标参数、处理命令数 据、遥感器性能参数、飞行姿态参数（侧滚、俯仰、 偏航）、飞行器高度及速度等。
• 记录格式：每个条带的图像数据都包括了所有 的波段。每一个条带中图像数据是按行（扫描 线）排列的。每一行记录的顺序是以一对像元 为基本单位，按波段顺序记录其亮度值（值）， 自左向右，一对像元记完后再记下一对，即：
或灰度值，它们的最大、最小值区间代 表该数字图像的动态范围。
• 0<=f(x, y)<=G
• x belong to [0, xmax], y belong to [0, ymax] • 式中, G为灰度值的上界. • 因此, 一幅图像可用M(行)N(列)的矩阵函
数表示: • 1 2 7 12 34 56 3 4 56 12
• 以一景Landsat 4 或5的TM数字图像为例， 共7个波段，其中6个波段有6166行， 6166列，代表地面约185 km x 185 km 的 范围。每一个波段约有6166x6166=38M 个像元，则7个波段共(6x38M)+24M = 252M个像元，即需要252M字节存储空间 才能存下一景全部的TM数据。
• 3 4 23 23 5 6 8 9 45 8
• 6 5 12 6 45 34 5 34 34 23
• 9 9 23 34 34 5 6 45 67 56
• 在遥感图像处理中, 既需要将光学图像转 换为数字图像进行计算机处理,也需要将 处理后的数字图像变成光学图像输出。
光学图像为模拟量，数字图像又称数字 量，它们之间的转换称模/数转换，记作 A/D, 反之称数/模转换，记D/A
– 反映两个变量之间的相关程度大小为 相关系数。 rij = Sij2 / (Si Sj) rij = rji
遥感数字图像处理教程
遥感数字图像处理教程第一章名词解释1、遥感数字图像（P1）:以数字形式存储和表达的遥感图像2、A/D 转换（P1）：把模拟图像转变成数字图像称为模/数转换，记作A/D 转换3、D/A 转换（P1）：把数字图像转 变成模拟图像称为数/模转换，记作D/A 转换简答题1、模拟图像（照片）与遥感数字图像有什么区别？ （P2） 答表1.1遥感数字图像与印刷照片的区别颜色没有特定的规则，在处理过程「二可以根据需 要通过合成产生多个波段（3-8000） 2、怎么理解图像处理的两个观点？ （P7）答：两种观点是：离散方法的观点和连续方法的观点。
1 .离散方法：图像的存储和表示均为数字形式，数字是离散的，因此，使用离散 方法进行图像处理才是合理的。
与该方法相关的一个概念是空间域。
空间域图像 处理以图像平面本身为参考，直接对图像中的像素进行处理。
2 .连续方法：图像通常源自物理世界，它们服从可用连续数学描述的规律，因此 具有连续性，应该使用连续数学方法进行图像处理。
与该方法相关的一个主要概 念是频率域。
频率域基于傅里叶变换，频率域的图像处理是对傅里叶变换后产生 的反映频率信息的图像进行处理。
完成频率域图像处理后，往往要变换回到空间 域进行图像的显示和对比。
四、论述题1、什么是遥感数字图像处理，主要内容有哪些？ （P2）答：遥感数字图像处理是通过计算机图像处理系统对遥感图像中的像素进行系列 操作的过程。
（1）图像增强：使用多种方法去除噪声，增强显示图像整体或突出图像中的特 定地物的信息，使图像更容易理解、解释和判读。
例：例如灰度拉伸、平滑、锐 化、彩色合成、主成分（K-L ）变换、K-T 变换、代数运算、图像融合照片来自于模拟方式通过摄影系统产生没有像素没有行列结构没有才」推行o 表示投有数据任何点，都没有编号摄影受电黑波谱的成像范围限制遛感数字图像 来自干数字方式 通过扫描和数码相机产生 基本利成单位是像素 具有行和列 可能会观察到扫描行 。
遥感图像的获取与统计描述
变差----像素最大值与最小值的差。反映图
像灰度值的变化程度
反差----又称为对比度，反映图像的显示效
果和可分辨率，表示方法多种。
如最大值/最小值，最大值-最小值，方差等
两幅图像的反差
二、直方图
1.定义
灰度直方图（histogram）是灰度级的函数，描述的是图像中每种灰度级像素频率或个数。横坐标是灰度级，纵坐标是每一灰度级具有的像元素或灰度级出现的频率。
随机变量。
用密度函数或分布函数来表示 用统计特征参数来表示，如期望、方差、协方差等。
单波段图像的统计特征 大小
基本统计特征
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01
直方图
设数字图像
02
一、基本统计特征
反映像素值平均信息的统计参数 均值----像素值的算术平均值。 反映图像中地物的平均反射强度
添加标题
中值----图像所有灰度级中处于中间的值。
信息源 信息源是遥感需要对其进行探测的目标物。任何目标物都具有反射、吸收、透射及辐射电磁波的特性，当目标物与电磁波发生相互作用时会形成目标物的电磁波特性，这就为遥感探测提供了获取信息的依据。
2.信息获取
信息获取是指运用遥感技术装备接受、记录目标物电磁波特性的探测过程。 信息获取所采用的遥感技术装备主要包括遥感平台和传感器。 遥感平台是用来搭载传感器的运载工具，常用的有气球、飞机和人造卫星等; 传感器是用来探测目标物电磁波特性的仪器设备，常用的有照相机、扫描仪和成像雷达等。
单击此处添加正文，文字是您思想的提炼，为了演示发布的良好效果，请言简意赅地阐述您的观点。
c.按成像原理
摄影方式的传感器主要是摄影机。
摄影成像
扫描成像的传感器逐点逐行的收集信息。按扫描方式又可分为：目标面扫描传感器和影像面扫描传感器。
遥感数字图像处理教程
遥感数字图像处理教程 第一章 概论
1. 遥感数字图像：数字形式的遥感图像。(P1，第六段) 2. 遥感数字图像处理的主要内容：(P2，第七段) ① 图像增强： 其目的是增强整体图像或突出图像中的特定地物的信息， 其方法主要包括： 灰度拉伸、平滑、锐化、彩色合成、主成分变换、缨帽变换、代数运算、图像融合等； ② 图像校正：其目的是对传感器或环境造成的模糊、噪声、几何失真等进行校正，其主 要方法是辐射校正和几何校正； ③ 信息提取：根据地物光谱特征和几何特征，从校正后的遥感图像中提取各种有用的地 物信息，主要包括图像分割、监督分类、非监督分类等，处理结果为分类专题图。 3. 遥感数字图像处理系统：硬件系统和软件系统。(P3，第五段) 4. 数字图像处理存在的两种观点：(P7，第三段) ① 离散方法的观点：即一幅图像的存储和表示均为数字形式，数字是离散的，因此，使 用离散方法进行图像处理才是合理的，与其对应的概念为空间域； ② 连续方法的观点：即图像具有连续性，可用连续的数学形式表达，与其对应的概念为 频率域。
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② HDF（Hierarchy Data Format） ：其构成包括一个头文件、一个或多个描述块、若干个数据 对象。优势：可移植性强；超文本；自我描述性；可扩展性。 ③ TIFF：扩展性好，移植方便，可改性强。 ④ GeoTIFF：在 TIFF 可扩展性的基础之上，添加了一系列的地理信息标签，来描述卫星成 像系统、航空摄影、地图信息、DEM 等。 12. 图像文件的大小计算(单位： 字节)： 行数×列数×单个像素字节数×波段数×辅助参数。 (P35， 第五段)
第四章 图像的显示和拉伸
1. 颜色模型：RGB 颜色模型、CMY 颜色模型、YIQ 颜色模型、HIS 颜色模型。(P61，第三 段) 其中 CMK 模型主要用于打印。 2. 图像的彩色合成：包括伪彩色合成、真彩色合成、假彩色合成和模拟真彩色合成。(P67， 第五段) ① 伪彩色合成：把单波段灰度图像中的不同灰度级按特定的函数关系变换成彩色，然后进行 彩色图像显示的方法，其转换可通过密度分割的方法实现。 ② 真彩色合成：用红绿蓝波长或近似波长合成的、图像显示效果与真彩色近似的合成方式。 ③ 假彩色合成：从多个波段中任意选择 3 个波段（不能与真彩色合成波段相同） ，分别赋予 红绿蓝 3 种原色，其图像的显示效果与真彩色不同。 ④ 模拟真彩色合成：由于蓝光易受气溶胶的影响，有些传感器舍弃了蓝波段，而是通过某种 形式的运算得到模拟的红绿蓝三个通道，从而产生类似于真彩色的图像。 3. 图像拉伸：以波段为处理对象，通过处理波段中单个像素值来实现增强的效果。图像拉伸 的方法包括线性拉伸(全域线性拉伸和分段线性拉伸)和非线性拉伸(指数拉伸、对数拉伸)，图 像直方图是选择拉伸具体方法的基本依据。(P75，第四段) 4. 直方图均衡化： 对原始图像的像素灰度做某种映射变换， 使改变后图像灰度的概率密度(即
数字图像处理数字图像处理第二章(第二讲)空域变换、频率域变换
➢ 从影像到地图的几何校正方法 亮度采样
确定像元亮度值。然而，输入像元值和输出像元坐标 之间没有直接的一一对应关系。校正后的输出影像像元需 要填入一定的亮度值，但该像元栅格并非刚好落在规则行 列坐标上，因此必须采用某种方法来确定校正后输出像元 的亮度值 (BV ) 这一过程称为亮度采样。
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➢ 从影像到地图的几何校正方法 基于坐标转换的空间插值
从影像到地图的校正采用最小二乘法对地面控制点数据 拟合多项式方程，而不需要知道确切的几何误差源。根据 不同的影像畸变，地面控制点数量以及地形投影差，可能 需要建立更高次的多项式对数据进行几何校正。 这里的次 即多项式的最高次幂。
➢ 从影像到地图的几何校正方法
Байду номын сангаас
空间插值方法
这种方法填充从非平面 化影像拟合到具有标准 地图投影影像的输出图 像的矩阵。
x ' a0 a1x a2y y ' b0 b1x b2y
x' 382 .2366 （0.034187 ）x (0.005481 ) y y' 130162 (0.005576 )x (0.0349150 ) y
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➢ 从影像到地图的几何校正方法
计算逆向映射函数的均方根误差
通过6个坐标转换系数模拟原始影像畸变，可以采用从输出到输 入(逆向)映射方法，将原始影像中的(x， y )像元值转换(重定位)到 输出影像栅格(x， y)中。 但是，在利用这些系数创建校正的输出影 像之前，重要的是要确定，由原始 GCP 数据采用最小二乘回归得到 的这6个系数对输入影像中的几何畸变的校正精度。 最常用的方法 是计算每个地面控制点的 均方根误差。
遥感图像数字处理与分析知识要点
遥感图像数字处理与分析知识要点围绕遥感基础知识-数字图像处理与分析总体框架来组织相关内容要点。
其中，第一、二、三章介绍遥感数字图像处理、主要成像方式、存取及表示基础知识，是图像处理、理解及分析的起点；第四、五、六、七章常用遥感数字图像处理方法，应视具体遥感数字图像处理要求有所选择；第八章图像分割是图像处理高级方法，是灰度拉伸、变换、滤波等数字图像增强方法的综合应用，为进一步深入学习和掌握决策树、面向对象及专家系统等高级分类技术奠定基础；第九章图像分类是图像处理的主要目的和最终成果第一章概论图像、遥感数字图像、照片与遥感数字图像区别、遥感数字图像处理及观点图像：物理世界中客观对象的相似性描述，包含客观对象的信息，是人们最主要的信息源数字图像：用计算机存储和处理的图像，是一种空间坐标和灰度均不连续、以离散数学原理表达的图像遥感数字图像：数字形式表示的遥感图像遥感数字图像和照片的差异：遥感图像处理：利用计算机图像处理系统对遥感图像中的像素进行系列操的过程遥感数字图像处理的观点：连续方法：我们感兴趣的图像源自物理世界，服从可用连续数学描述的规律，具有连续性，连续数学方法，频率域（高通滤波、低通滤波等）离散方法：数字图像的存储和表示均为数字形式，数字是离散的，离散数学方法，空间域（点运算算法-灰度变换、直方图修正；邻域去噪算法-图像平滑、锐化等）第二章遥感数字图像的获取和存取数字扫描和数字摄影、数字化（重采样和量化）及意义、遥感数字图像级别、存储格式及元数据、传感器分辨率数字扫描：在遥感平台前进过程中，进行横向（与飞行方向垂直）行扫描来获取地物目标反射或辐射的电磁波信号，逐行记录成像特点：能以分割得相当精确的波段通道，分别收集和记录地物目标的电磁波信号数字摄影：地物目标反射的太阳辐射通过相机镜头投射到感光胶片上发生光化学反应，经过形成潜影、显影、定影和放印等过程而获得图像特点：瞬间成像，图像几何特征服从中心投影成像规律，可形成模拟图像（传统胶片照相机）和数字图像（数码相机），相片灰度反映了地物反射或辐射电磁波的强弱，工作波段：紫外、可见光、红外、多光谱，工作时间：白天，遥感平台：地面和航空平台采样：将空间上连续的图像变换成离散点（即像素）的操作重采样：根据一类象元的信息内插出另一类象元信息的过程量化：将像素灰度值转换成整数灰度级的过程数字化的意义：通过成像方式获取的图像是连续的，无法直接进行计算机处理。
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翻滚变化
俯仰变化 旋转变化
地形起伏的影响
像点位移
当地形存在起伏时 ， 会产生局部像点的 位移，使原来本应 是地面点的信号被 同一位置上某高点 的信号代替。由于 高差的原因，实际 像点P距像幅中心 的距离相对于理想 像点 P0 距像幅中心 的距离移动了△r。
地表曲率的影响
地球是球体，严格 说是椭球体，因此 地球表面是曲面。 这一曲面的影响主 要表现在两个方面， 一是像点位置的移 动，当选择的地图 投影平面是地球的 切平面时，使地面 点 P0 相对于投影平 面点：是对一个退化的图像进行各类预处理，使 他恢复到图像原始目标的正常状态。 1.图像退化处理（image degradation process）:对由于某 些因素的影响，造成图像质量下降，形成图像畸变（退化）。 需要对这类图像进行基于修复的恢复处理。 超高分辨率图像几何配准恢复、运动图像（运动模糊 Motion Blur）的瞬时静态恢复、图像降质模型（Lower quality model） 及恢复、大位移视点图像 （Grand View image shift）修复等； 2.大气校正处理：由于大气的吸收、散射和遥感系统及其他随 机影响因素等，造成图像的分辨率和对比度相对下降，需要 进行大气校正处理。（也称为：Disposal of Image of Atmospheric Degradation ） 3.几何校正处理：遥感飞行器和平台的姿势、速度、高度等变 化以及侧滚俯仰等，会造成图像产生几何位置上的畸变，需 要对图像进行几何纠正和坐标变换处理。
像上下方向的变化，即星下点俯时后 移，仰时前移，发生行间位置错动。
方向为轴旋转了一个角度。可导致星 下点在扫描线方向偏移，使整个图像 的行向翻滚角引起偏离的方向错动。
遥感平台位置和运动状态变化的影响 偏航：指遥感平台在前进过程中，相
航高变化
对于原前进航向偏转了一个小角度， 从而引起扫描行方向的变化，导致图 像的倾斜畸变。
遥感平台位置和运动状态变化的影响 航速：卫星的椭圆轨道本身就导致了卫星飞
行速度的不均匀，其他因素也可导致遥感平 台航速的变化。航速快时，扫描带超前，航 速慢时，扫描带滞后，由此可导致图像在卫 星前进方向上（图像上下方向）的位置错动。
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遥感平台位置和运动状态变化的影响 遥感平台位置和运动状态变化的影响 俯仰：遥感平台的俯仰变化能引起图 翻滚：遥感平台姿态翻滚是指以前进
扩散、反射再入射到遥感器的太阳光的辐射亮度 就会依倾斜度而变化。可以采取用地表的法线矢 量和太阳光入射矢量的夹角进行校正的方法，以 及对消除了光路辐射成分的图像数据采用波段间 的比值进行校正的方法等。
2 、大气校正 由于大气对地球表面发射辐射的衰减、也由 于景物和传感器之间太阳辐射的瑞利散射和气 溶胶散射以及传感器扫描的几何关系所引起的。 散射是最严重的。 散射作用对图像产生的三种后果：损失某些 短波段的地面有效信息、产生邻近像元之间的 辐射性质的干扰 、与云层反射一起形成“天 空光”,附加在地物辐射中。 校正散射产生的辐射误差，应是图像辐射校正的 重要内容。
1、照度校正 原因:同一轨道上，卫星地面点的光照条 件是从北向南变化的、一年之内全球各地的 光照条件也是变化。 为什么要较正:为了比较不同纬度上地 物的反射率、不同时间的图像做镶嵌图时需 要调整 如何较正:光照条件校正：通过调整一 幅图像内的平均亮度实现。
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太阳高度及地形等引起的畸变校正
由遥感器引起的误差或由太阳高度引 起的误差，一般在数据生产过程中由生产 单位根据遥感器参数进行校正，而不需要 用户进行自行处理。用户应该考虑大气影 响引起的辐射畸变。
§2 去条带及坏线
条带噪声是由设备产生的
1、用上下行的平均值代替条带上的对应位置的 灰度值 2、在条带的上下行中选取一个去条带的窗口， 求均值 3、在ENVI软件下的运行
散射作用的影响
进入大气的太阳辐射会发生反射、折射、吸收、散射和 透射。其中对传感器接收影响较大的是吸收和散射。
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大气影响的粗略纠正
直方图最小值去除法 基本思想在于一幅图像中总可以找到某种或 某几种地物，其辐射亮度或反射率接近0， 例如，地形起伏地区山的阴影处，反射率极 低的深海水体处等，这时在图像中对应位置 的像元亮度值应为0。实测表明，这些位置 上的像元亮度不为零。这个值就应该是大气 散射导致的程辐射度值。 程辐射度：图像中的雾霾（haze）效应—雾 霾(读音：mai）度增值效应
视场角和太阳角的关系引起的亮度变化的校正：
太阳光在地表反射、扩散时，其边缘更亮的现 象叫太阳光点（sun spot），太阳高度高时容 易产生。太阳光点与边缘减光等都可以用推算 阴影曲面的方法进行校正。阴影曲面是指在图 像的明暗范围内，由太阳光点及边缘减光引起 的畸变部分。
地形倾斜的影响校正：当地形倾斜时，经过地表
回归分析法
Lb La
Lb La
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回归分析法
是斜率：
_ _
( L L )( L L ) (L L )
a a b b _ 2 a a
_
_
La 和 Lb 分别为a、b波段亮度的平均值。
是波段a中的亮度为0处波段b中所具有的亮度。 可以认为就是波段b的程辐射度。校正的方法是 将波段b中每个像元的亮度值减去 ，来改善图像， 去掉程辐射。 同理依次完成其他波段的校正。
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第二章 遥感图像恢复处理 (预处理）
空间遥感平台成像系统在成像过程中会受到 两个系统的干扰： （1）大气系统干扰：大气辐射影响---目标辐 射能的损失或发散----大气纠正 （2）遥感平台飞行姿态的干扰：成像几何关 系的畸变----几何纠正 图像坐标系统 (3)图像坐标——地理坐标转换
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§3几何校正（Geometric Operation）
两类几何变形（1）像元几何畸变产生的几何变形；（2）遥
感图像坐标与地理投影系统之间的变形
（1）遥感图像的变形误差总的可分为静态误差（Static
态误差是指在成像过程中，相对于地球表面呈静止状态时所 具有的各种变形；动态误差则主要是由于在成像过程中地球 的旋转所造成的图像变形误差。 （2）几何校正就是将图像数据投影到平面上，使其符合 (conform)地理投影系统的过程；而将地图坐标系统 （Map coordinate system）赋于图像数据的过程， 称为地理参考(Geo-referencing)。由于所有地图投影系统 （Map projection system）都遵从于一定的地图 坐标系统，所以几何校正过程包含了地理参考过程。
地球自转
高度变化
俯仰
侧滚
偏行
速度变化
遥感平台位置和运动状态变化的影响 无论是卫星还是飞机，运动过程中都会由于种种原 因产生飞行姿势的变化从而引起影像变形。 航高：当平台运动过程中受到力学因素影响，产生 相对于原标准航高的偏离，或者说卫星运行的轨道 本身就是椭圆的。航高始终发生变化，而传感器的 扫描视场角不变，从而导致图像扫描行对应的地面 长度发生变化。航高越向高处偏离，图像对应的地 面越宽
遥感影像变形的原因 遥感器的内部畸变：由遥感器结构引起的畸变。 遥感平台位置和运动状态变化的影响 地形起伏的影响 地球表面曲率的影响 大气折射的影响 地球自转的影响
3-1 常见的几种畸变模型图形
数字图像几何校正的目的 是改正原始影像的几何变形，产生一幅符合某种地图投影或 图形表达要求的新图像。 处理内容： 它的基本环节有两个： （1） 图像像元的空间位置的变换 (Spatial Transformation ） （2） 像元灰度值的内插(Gray-level Interpolation)
光学遥感大气校正
大气校正前后图像对比
敦煌遥感卫星辐射校正场地区TM大气辐射校正前后TM4/3/2波段RGB合成图像
原始图像
基于山区本影0辐射的大气校正
技 术 路 线 框 图
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大气校正后反射率影像
3、传感器的辐射校正
成像系统反应特性所致：传感器记录的灰 度值与地物的辐射率不成线性关系，反映曲 线的两端部分的地物辐射信息被压缩 辐射校正方法：用反应曲线的逆函数乘上 原来的灰度值，把这种歪曲了的关系恢复成 理想的线性关系，
获得图像 实际对应的地面位置
影像变形
3-2几何校正的方法（系统性、非系统
性、复合校正）
直方图最小值
去除法
一般来说由于程 辐射度主要来自米 氏散射，其散射强 度随波长的增大而 减小，到红外波段 也有可能接近于零
直方图最小值去除法
具体校正方法十分简单， 首先确定条件满足，即该图像上确有 辐射亮度或反射亮度应为零的地区， 则亮度最小值必定是这一地区大气影 响的程辐射度增值。校正时，将每一 波段中每个像元的亮度值都减去本波 段的最小值。使图像亮度动态范围得 到改善，对比度增强，从而提高了图 像质量。
error）和动态误差（Dynamic Error）两部分。静
当遥感图像在几何位置上发生了变化，产生 诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不 准确，地物形状不规则变化等畸变时，即说明 遥感影像发生了几何畸变。 遥感影像的总体变形（相对于地面真实形 态而言）是 平移、缩放、旋转、偏扭、 弯曲及其他变形综合作用的结果。产生畸变的 图像给定量分析及位置配准造成困难，因此遥 感数据接收后，首先由接收部门进行校正，这 种校正往往根据遥感平台、地球、传感器的各 种参数进行处理 ( 粗处理 ) 。而用户拿到这种 产品后，由于使用目的不同或投影及比例尺的 不同，仍旧需要作进一步的几何校正。
回归分析法
假定某红外波段，存在程辐射为主的大气影响，且亮 度增值最小，接近于零，设为波段a。现需要找到其他 波段相应的最小值，这个值一定比a波段的最小值大一 些，设为波段b，分别以a，b波段的像元亮度值为坐标， 作二维光谱空间，两个波段中对应像元在坐标系内用 一个点表示。由于波段之间的相关性，通过回归分析 在众多点中一定能找到一条直线与波段b的亮度Lb轴相 交，且