利用空间投影法实现遥感图像的几何精纠正

问投影法实现遥感图像的几何精纠正 空 墓 鬃 e Use o{the S~0ce 9r0iecti0,~ethed te Corry on the Ge嘶e【ric hact C~rtecti0o to the轴0【e Se,sh9 P|c{ure 蠢 程志梅 陆 玲 邱霞明 噩 Cheng Zhimei Lu Ljng Qi u Xiaming (I．东华理工学院．抚州 344000；2．核工业270研究所遥感中心，南昌 330000) (1．East China Institute of Technology．Fuzhou 344000；2，Remote Sensing Center of NO．270 Research 型 Institute，Nanchang 330000) 摘 要：遥惑图像必频经过校正寸能进一步应用．本文采用空间投影法对缺少控制点的遥感图像避行几何精纠正。文 章介绍了遥感图像几何精纠正原理及空间投影理论，详细阐进了整个几何精纠正的算法过程，井给出实验结果一 关键字：遥蓐 图像；几何精纠正；地面控制点：空同投影 中图分类号：TP39 文献标识码：A 文章编号：1671—4792一(2005)10—0l06—03 Abstract：Before further appJ icatioR．the remote senslng image must go through correctlon．I'o the remote sensing ／maKe lacking Gl‘ound Control Pojnt．this paper carties oll the geometr1c exact correction with the method of Space Pr0JectioB．The art J cle introduces the geematric exact correction principle and the theories of Spa ce Pr ectiOIlS about the remote sensing image ．detailedly elaborates the algorIthm procedut‘e of the whole geometric exact coI’rection and give an e~periment cesuit． Kevword8：Remote Sensing Image；Geometric Exact Correction；Ground Contro]Point：Space ProJection 0 引言 另外，卫星成像过程中，卫星的飞行、轨道的进动等都 遥感图像就是用图像形式来表达航天传感器所获取的地 与地球自转存在着相对运动，使得像点与地面点的几何位置 物目标的电磁波信息。遥感图像在投人使用之前．都要经过 关系都与时间T有关，是一个动态成像过程，而空间投影精 几何粗纠正、几何精纠正等一系列的处理 几何粗纠正，即 确地模拟了卫星动态成像的几何关系，它只需少量地面控制 把遥感传感器的校准数据、传感器的位置，卫星姿态等测量 点，就能直接建立影像与投影之间、像点与地面点之间严格 值代人理论校正公式进行几何畸变校正，该服务通常由卫星 的数学关系。因此．本文采用空间斜墨卡托投影 (sOM)几 接收系统提俄 JLYW精纠正，即利用地面控制点GCP(Ground 何纠正法对江西地区的丁M影像进行几何精纠正．利用Visual Control Point，遥感图像一h易于识别并可精确定位的点)对 Basic编程语言加以实现。 原始卫星图像的几何畸变过程进行数学模拟，建立原始畸变 利用空间投影进行几何精纠正的处理过程如图一所示 图像空间与地理制图用的 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 空间(即校正空间)之间的某 l 蔓 l 要 呈 妖 输 卷 度 重 器 — ■ 唾 l _- 采 —■ i 插 种对应关系，再利用这种对应关系把畸变图像簪问中的全部 输 l 《 l 图 人 元素变换到校正图像空间，产生一幅符合某种地图投影要求 原 ’- 始 冒 的新幽像 像 遥感图像的几何纠正方法有多项式纠正法 共线方程式 纠正法，空间投影法等。前两种纠正方法纠正精度都严格地 图一 空间投影进行几何精纠正处理过程 依赖地面控制点．在地面控制点不足时，往往纠正精度达不 1 几何精纠正算法过程 到要求 1nA 维普资讯 http://www.cqvip.com 丑 蛐 ●、 1．1窑间斜墨卡托投影公式 把卫星飞行方向作为x轴，卫星轨道与赤道的交点作为 原点，按右手系梅成直角坐标系．可得出空间斜墨卡托投影 线性化公式：， (详见文献 1)： ~A2Sia2 +A41in4 *A6sin6 ⋯ ⋯ ， 1 胜 公式(】) L y-R(CISb1 ．c ’ m —i可 l~tmm( 式 中： 三} ， ,／1+S COSnA⋯d ， —— I一 ^ An nTg 41+S Cn： 2f COS =——I—F=一 Ⅱ^九 nTg{√1+ 对于陆地卫星，已知 ’ s=(P2／P1)Si niCos H=I一(})2／P1)Cos{ 以度为单位，利用辛瞢生求积法 I可计算得各项体 系数如下： 输入6个地面控制点的经纬度坐标，根据公式 (1)求得 各点对应的SOM坐标。 1．2建立影像坐标 (x，y)与SoM坐标 {x，Y)的对应关 系 利用二次多项式建立影像坐标 (x，Y)与s州坐标 (X．Y) 的对应关系为： r X=aO+alx+a2y+a3xy+a4x 2+aSy 2 1 方程组(1】 L Y=bO+blx+b2y+b3xy+b4x 2+b5y 2 一 ㈤ r Y1=bO+blxl+b2yl+b3xlyl+b4xI 2+bSy1 2 J ． ： 方程组(3) L Y6=bO+blx6+b2y6+b3x6y6+b4x6 2+bSy6 2 利用全主元高斯——约当消去法” 对方程组 (2)，(3) 进行求解．可得出ai，bi(i=O到 j)的值．从而确定了影 像坐标与SO~,i坐标的对应关系，得到以下转换模型： Y=bO十b 公式(2) 1．3将所有影像坐标转换成S。M坐标 根据影像坐标与s0M坐标的关系模型 (如公式 (2))，将 每一个影像坐标转换成S0~,I坐标 I．4将影像在校正空间输出 为了将影像在图形框中输出，需要将影像的SOM坐标(即 用户坐标)转化为设备 (图形框)坐标I I，如图二所示。设 在用户坐标系下定义的窗口为：左下角坐标 (Wx1．Wyb)，右 上角点坐标 (Wxr，Wyt)；在设备 (图形框)坐标系中定义的 视区为：左下角点坐标(Vxl，Vyb)，右上角点坐标(Vxr，Vyt)。 图二 坐标变换 维普资讯 http://www.cqvip.com 由网一可知，在用户坐标系中的点 (xw． )投影到设 备 (图形框)坐标系中的点(x、．h J，有下列等式： l Vxr——Vxl Wxr——Wxl _1 Yv一 Yw一聊b 公式3 l 一 一盼 笛 一 r- 6 将上述公式转换为 Xv= Vxr - Vx l · Kw wxI)+Vxl L ： = ．vw．wyb)+vyb 公式 根据公式 4，就可将所有影像的so 坐标转化图形框中 的坐标 像元坐标变换完成以后，要想重现闺像．就要对新 图像进行灰度重采样 灰度重采样的方法一般有三种：最邻 近法、双线性内插法和双三次卷积法。最邻近法是取距离被 抽样点最近的已知像元的亮度作为抽样亮度。该方法最大误 差可过1／2个像素．但其优点是不破坏原来的像元值．井且 处理速度快 虽然其它内插方法能提高图像的连续性．但为 了最大限度地保持原如围像的强度值，井考虑到实际业务中 主要利用遥感图像的统计信息．本文罘用最邻近法。下图提 示了实际遥感图像的几何精纠正效果，图三是江西某地区的 原影像图，图四是纠正以后的影像图 图三 原影像图 图四 纠正后的影像图 2 结束语 本文用vi sua]Basi c语言编程实现了应用空问投影法 对缺少控制点的遥感圈像进行几何精纠正．利用此方法纠正 影像．最少只需要5个控制点，f【I】能慢足1个像元左右的精 度要求．能满足绝大多数实际业务的需求。 参考文献 【1]任留成．空间投影理论及其在遥感技术中的应用[ ． 北京：科学出版裢． [2 J何光渝．VB常用算法大全【 ．西安：西安电子科技大 学． 【3J陈元琰 张晓竞．计算机图形学实用技术 ．北京：科 学出版社． 利用空问投影法实现遥感图像的几何精纠正 维普资讯 http://www.cqvip.com