幾何校正

幾何校正

數學名詞
遙感成像的時候,由于飛行器的姿态、高度、速度以及地球自轉等因素的影響,造成圖像相對于地面目标發生幾何畸變,這種畸變表現為像元相對于地面目标的實際位置發生擠壓、扭曲、拉伸和偏移等,針對幾何畸變進行的誤差校正就叫幾何校正。幾何校正是遙感中的專業名詞。一般是指通過一系列的數學模型來改正和消除遙感影像成像時因攝影材料變形、物鏡畸變、大氣折光、地球曲率、地球自轉、地形起伏等因素導緻的原始圖像上各地物的幾何位置、形狀、尺寸、方位等特征與在參照系統中的表達要求不一緻時産生的變形。
    中文名:幾何校正 外文名:Geometric correction 别名: 定義:消除或改正幾何誤差的過程 分類:幾何粗或精校正

定義

幾何校正是指消除或改正遙感影像幾何誤差的過程。

遙感影像的變形誤差,大體分為兩類:靜态誤差和動态誤差。靜态誤差是在成像過程中,傳感器相對與地球表面呈靜止狀态時所具有的各種形變誤差。動态誤差主要是在成像過程中由于地球旋轉等因素造成的圖像變形誤差。而變形誤差又可分為内部誤差和外部誤差兩類。

①内部畸變。由傳感器自身的性能技術指标偏移标稱數值所造成的。主要有:

比例尺畸變(a),可通過比例尺系數計算校正;

歪斜畸變(b),可經一次方程式變換加以改正;

中心移動畸變(c),可經平行移動改正;

掃描非線性畸變(d),必須獲得每條掃描線校正數據才能改正;

輻射狀畸變(e),經2次方程式變換即可校正;

正交扭曲畸變(f),經3次以上方程式變換才可加以改正;

②外部畸變。是指傳感器在正常工作情況下,由傳感器以外的各種因素所造成的誤差。包括:

由于傳感器外方位元素變化而引起的誤差(g),可用投影變換加以校正;

由目标物引起的畸變,如地形起伏引起的畸變(h),需要逐點校正;

因地球曲率引起的畸變(i),則需經2次以上高次方程式變換才能加以改正。

由于大氣折射引起的圖像變形(j),地球自轉的影響等等。

遙感的幾何校正:遙感成像的時候,由于飛行器的姿态、高度、速度以及地球自轉等因素的影響,造成圖像相對于地面目标發生幾何畸變,這種畸變表現為象元相對于地面目标的實際位置發生擠壓、扭曲、拉伸和偏移等,針對幾何畸變進行的誤差校正就叫幾何校正。

校正過程

系統幾何校正的關鍵是建立地球固定坐标系中LOS和未校正圖像平面到校正圖像平面之間的相互轉換關系。校正過程分為四個步驟,如下:

(1)建立地球固定坐标系下的LOS;

(2)LOS投影到大地坐标系級地圖平面;

(3)建立輸入平面到輸出平面之間的相互轉換關系;

(4)尋找輸出平面點在輸入平面中的對應關系;

(5)在整個輸出平面内執行重采樣。

校正方法

(1)推求受攝軌道;

(2)推導标稱軌道;

(3)求的傳感器坐标系下任意時刻的标稱LOS單位矢量;

(4)引入相關資糧與文獻,減小偏置;

應用

多光譜、多時相影像配準和遙感影像制圖,必須經過上述幾何校正。因人們已習慣于用正射投影地圖,故多數遙感影像的幾何校正以正射投影為基準進行。某些大比例尺遙感影像專題制圖,可采用不同地圖投影作為幾何校正基準,主要是解決投影變換問題,一些畸變不能完全得到消除。遙感影像的幾何校正可應用光學、電子學或計算機數字處理技術來實現。

常用的方法有:基于多項式的遙感圖像糾正、基于共線方程的遙感圖像糾正、基于有理函數的遙感圖像糾正、基于自動配準的小面元微分糾正等。

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