遥感图像配准

1.实习目的：遥 感 图 像 的 配 准 2.实习内容： 2.1掌握ENVI自定义坐标，以及基于地形图的遥感影像配准过程。 2.2本次实习中带有地理坐标的西安市城区地形图被用作基准影像，对资源三号全色影像进行配准。在此基础上，以纠正后的全色影像为基准，校正资源三号多光谱影像，用于下节的图像融合。 3.实习步骤： 3.1 基于地形图配准全色影像的具体操作步骤： 3.1.1 打开并显示资源三号全色影像与地形图 1) 从ENVI主菜单中，选择File → Open Image File。加载地形图文件和全色影像到可用波段列表Available Bands List中； 2) 点击Load RGB将地形图加载到显示窗口display#1； 3) 在可用波段列表Display #1下拉菜单 ，点击New Display按钮，并从下拉式菜单中选择New Display。点Load RGB按钮，将全色影像加载到一个新的显示窗口display#2。 3.1.2 修改地形图头文件中的地图信息 由于地形图为西安80坐标系，而ENVI系统自带的投影文件中并没有相关基准面和椭球体，因此打开的地形图无法正确显示地图信息Map Info； 1) 定义椭球体，进入ENVI安装目录：C:\Program Files\ITT\IDL71\products\envi47\ map_proj,打开椭球体文件ellipse.txt，在最后一行增加IAG-75,6378140.0, 6356755.3； 2) 定义基准面，在相同的目录，打开基准面文件datum.txt文件，在最后一行增加D_Xian_80,IAG-75,0,0,0； 3) 在可用波段列表中，右键点击地形图文件，选择Edit Header，从弹出的窗口的Edit Attributes的下拉箭头中选择Map Info，进入Edit Map Information。输入图像左上角XY坐标与像素大小；选择Change Proj，新建投影，输入相关参数 3.1.3影像配准 1) 从ENVI主菜单栏中，选择Map → Registration → Select GCPs: Image to Image； 2) 在Image to Image Registration对话框中，点击并选择Display #1 （地形图），作为Base Image。点击Display #2（全色影像），作为Warp Image。 3) 点击OK，启动配准程序。通过将光标放置在两幅影像的相同地物点上，来添加单独的地面控制点。 4) 当选好同名点后，在Ground Control Points Selection对话框中，点击Add Point，把该地面控制点添加到列表中。点击Show List可以查看地面控制点列表。当选好三个点后，Ground Control Points Selection对话框中Predict将自动激活可用，然后可以在基准影像上选好一个控制点后，点击Predict后，系统会自动定位后待校正的全色影像的相同位置，此时可以微调，满足要求后即可将该点添加到地面控制点列表。也可以勾选Ground Control Points Selection →Option → Auto Predict，此时当在基准影像上移动时，待校正的全色影像窗口会随之移动，以便于选择控制点。 5) 一旦已经选择了至少4个地面控制点以后，RMS误差就会显示出来。一般要求RMS必须控制在1个像素以内，如果误差较大，可以点击Ground Control Points Selection →Show List，打开Image to Image GCP List窗口，点击Update，可以将误差较大的点删除，重新选点。当选好足够数量，且精度满足要求的同名点后，从Ground Control Points Selection对话框中，选择Options →Warp File（as Image to map）（两幅影像传感器类型不一致，分辨率大小不同）。 6) 在Registration Parameters对话框中，输入校正影像分辨率大小，Method选择Polynomial。在Resampling的按钮菜单中选择Bilinear重采样法。并输入输出路径及文件名，单击OK输出。 7） 将校正的全色影像加载到New Display。并通过在主影像窗口菜单中选择Tools → Link Displays → Link，将地形图与校正后的全色影像进行比较，检查校正结果。 3.2 基于校正后全色影像配准多光谱影像的具体操作步骤： 1) 从ENVI主菜单中，选择File → Open Image File。加载校正后全色影像pan_warp.img和待纠正全色影像ms.img到可用波段列表Available Bands List中，并分别加载到两个Display中； 2) 从ENVI主菜单栏中，选择Map → Registration → Select GCPs: Image to Image； 3) 在Image to Image Registration对话框中，点击并选择Display #1 （全色），作为Base Image。点击Display #2（多光谱影像），作为Warp Image。 4) 点击OK，启动配准程序。通过将光标放置在两幅影像的相同地物点上，来添加单独的地面控制点。 5) 以下过程与上述配准过程基本一致； 6) 下面介绍一种自动选择控制点的方法。当至少选好3个同名点后（手动选择控制点数量越多，自动选点的精度越高），可以选择Ground Control Points Selection →Option → Automatically Generate Tile Point，然后在Warp Image Band Matching选择一个波段进行基于像素匹配，一般选择信息量丰富的波段（不要选择前面的波段，噪声较多，本实习可以选择第四个近红外波段）。选择最后一个波段，打开Automatic Tile Points Paramet窗口，输入选择控制点的个数Number of Tie Point，点击OK；

7) 点击Ground Control Points Selection →Show List，对自动选择的控制点进行筛选，对于明显错误的点删除，位置略有偏差的点手工移动后选择update。 7) 在控制点筛选完成，并满足精度要求的情况后，即可选择Options →Warp File（as Image to map）。在Registration Parameters对话框中，输入校正影像分辨率大小，Method选择Polynomial。在Resampling的按钮菜单中选择Bilinear重采样法。并输入输出路径及文件名，单击OK输出。 8) 将校正的全色影像加载到New Display。并通过在主影像窗口菜单中选择Tools → Link Displays → Link，将校正后的全色和多光谱影像进行比较，检查校正结果。 4.实习结果： 影像的配准成果表达 全色图像

图中红色数字标记的为所选择的20个特征控制点 多光谱影像

图中红色数字标记的为所选择的34个特征控制点 5.实习心得： 遥感实习是一门应用型课程，在实习过程中，我们将一学期所学的知识运用于实际操作中，深入了解了遥感与地理信息系统的作用并初步学会了运用相关软件对图像进行处理制作。课程中，了解了ENVI理与制作。的基本功能和基本作用，完成了图像的处理与制作。 今天的实习给我的最深体会是只有动手操作才会真正学会运用软件，再多地文字资料也比不上一次认真地操作。我从头至尾地操作了ENVI，使我对ENVI软件有了初步的了解。实习刚刚开始，我会对ENVI和对与ENVI有关软件的比如ArcGIS进行学习，早日实现对这几个软件灵活运用。成为一名遥感的应用性人才！ 思考题： 多项式校正模型的原理，以及控股点选取得原则。

答：多项式校正模型属于一种近似校正方法，在卫星图像校正过程中应用较多。校正时先根据多项式的阶数，在影像中选取足够数量的控制点，建立影像坐标与地面坐标的关系式，再将整张影像进行转换。此校正方式会受到影像面积及高程变化程度的影响，如果影像范围不大且高程起伏不明显，校正后的精度一般会满足要求，反之则精度会明显降低。因此多项式模型一般适用于平地或者精度要求相对较低的校正处理。 遥感图像校正选择控制点有几个原则：1.控制点不要选择太少也不要太集中，一般要分布在整幅遥感图像上好。2.一般选择道路交叉点，河流拐点等特征点，由于我们一般看到的的遥感图像分辨率一般都在几十米，所以你在标准图像和矫正图像上看似差不多的两个点在实地上是相差很多的，这些点不选。 3 . 选点时要选择没有变化的相同区域，如明显的道路交叉路口、建筑物或构筑物的边角等等。因为遥感影像与航片有时相差异，成像时的太阳高度角、方位角、大气等条件也不尽相同，因此同样的建筑物或其它具有明显高程差的地物上不宜放置控制点，以避免像差带来的几何误差，保证点位的精准度。4.一般来说，采用多项式数学模型时，控制点个数与多项式阶项n及地形情况有密切关系。控制点个数最少应2倍于(n＋1)(n＋2)/2。当阶项n＝2或更高时，通常要求每景控制点在25个以上，困难地区应适量增加控制点，保证在30～50个左右。5.在复杂地形条件下，对整景影像要进行分区选点和校正并保证相邻分区有影像重叠区和公共控制点，在公共区域有意的均匀增加控制点，来保证两个相邻的公共区域校正效果一致，从而方便将相邻两幅图镶嵌起来。