實(shí)驗(yàn)三遙感圖像的幾何校正

1、實(shí)驗(yàn)法三 遙感圖像的幾何校正一 實(shí)驗(yàn)?zāi)康耐ㄟ^(guò)實(shí)驗(yàn)操作，掌握遙感圖像幾何校正的基本方法和步驟，深刻理解遙感圖像幾何校正的意義。二 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容ERDAS軟件中圖像預(yù)處理模塊下的圖像幾何校正。幾何校正就是將圖像數(shù)據(jù)投影到平面上，使其符合地圖投影系統(tǒng)的過(guò)程。而將地圖投影系統(tǒng)賦予圖像數(shù)據(jù)的過(guò)程，稱(chēng)為地理參考（Geo-referencing）。由于所有地圖投影系統(tǒng)都遵循一定的地圖坐標(biāo)系統(tǒng)，因此幾何校正的過(guò)程包含了地理參考過(guò)程。1、圖像幾何校正的途徑ERDAS圖標(biāo)面板工具條：點(diǎn)擊DataPrep圖標(biāo) ，Image Geometric Correction 打開(kāi)Set Geo-Correction Input

2、File對(duì)話框（圖1）。ERDAS圖標(biāo)面板菜單條：MainData PreparationImage Geometric Correction打開(kāi)Set Geo-Correction Input File對(duì)話框（圖1）。圖1 Set Geo-Correction Input File對(duì)話框在Set Geo-Correction Input File對(duì)話框（圖1）中，需要確定校正圖像，有兩種選擇情況：其一：首先確定來(lái)自視窗（From Viewer），然后選擇顯示圖像視窗。其二：首先確定來(lái)自文件（From Image File），然后選擇輸入圖像。2、圖像幾何校正的計(jì)算模型（Geometric C

3、orrection Model）ERDAS提供的圖像幾何校正模型有7種，具體功能如下：表1 幾何校正計(jì)算模型與功能模型功能Affine圖像仿射變換（不做投影變換）Polynomial多項(xiàng)式變換（同時(shí)作投影變換）Reproject投影變換（轉(zhuǎn)換調(diào)用多項(xiàng)式變換）Rubber Sheeting非線性變換、非均勻變換Camera航空影像正射校正LandsatLantsat衛(wèi)星圖像正射校正SpotSpot衛(wèi)星圖像正射校正其中，多項(xiàng)式變換（Polynomial）在衛(wèi)星圖像校正過(guò)程中應(yīng)用較多，在調(diào)用多項(xiàng)式模型時(shí)，需要確定多項(xiàng)式的次方數(shù)（Order），通常整景圖像選擇3次方。次方數(shù)與所需要的最少控制點(diǎn)數(shù)是相關(guān)

4、的，最少控制點(diǎn)數(shù)計(jì)算公式為(（t+1）*(t+2)/2,式中t為次方數(shù)，即1次方最少需要3個(gè)控制點(diǎn)，2次方需要6個(gè)控制點(diǎn)，3次方需要10個(gè)控制點(diǎn)，依次類(lèi)推。3、圖像校正的具體過(guò)程第一步：顯示圖像文件（Display Image Files）首先，在ERDAS圖標(biāo)面板中點(diǎn)擊Viewer圖表兩次，打開(kāi)兩個(gè)視窗（Viewer1/Viewer2），并將兩個(gè)視窗平鋪放置，操作過(guò)程如下：（1） ERDAS圖表面板菜單條：SessionTitle Viewers（2） 在Viewer1中打開(kāi)需要校正的Landsat圖像：nongdatu.img（3） 在Viewer2中打開(kāi)作為地理參考的校正過(guò)的SPOT圖像

5、：nongdacankaotu.img第二步：?jiǎn)?dòng)幾何校正模塊（Geometric Correction Tool）（1） Viewer1菜單條：?jiǎn)螕鬜aster Geometric Correction命令。（2） 打開(kāi)Set Geometric Model對(duì)話框（圖2）。（3） 選擇多項(xiàng)式幾何校正模型為Polynomial。（4） 單擊OK按鈕。（5） 同時(shí)打開(kāi)Geo Correction Tools對(duì)話框（圖3）和Polynomial Model Properties對(duì)話框（圖4）。在Polynomial Model Properties對(duì)話框中，定義多項(xiàng)式模型參數(shù)以及投影參數(shù)：（1）定

6、義多項(xiàng)式次方（Polynomial Order）為3。（2）定義投影參數(shù)：（Projection）(圖略)。（3）單擊Apply按鈕應(yīng)用或單擊Close按鈕關(guān)閉。（4）打開(kāi)GCP Tool Reference Setup 對(duì)話框（圖5） 圖2 Set Geometric Model對(duì)話框 圖5 GCP Tool Reference Setup 對(duì)話框 圖3 Geo Correction Tools對(duì)話框 圖4 Polynomial Model Properties對(duì)話框第三步：?jiǎn)?dòng)控制點(diǎn)工具（Start GCP Tools）首先，在GCP Tool Referense Setup對(duì)話框（圖5）

7、中選擇采點(diǎn)模式： 選擇視窗采點(diǎn)模式：Existing ViewerOK打開(kāi)Viewer Selection Instructions指示器（圖6）在顯示作為地理參考圖像nongdacankaotu.img的Viewer2中點(diǎn)擊左鍵打開(kāi)reference Map Information 提示框（圖7）；OK此時(shí)，整個(gè)屏幕將自動(dòng)變化為如圖8所示的狀態(tài)，表明控制點(diǎn)工具被啟動(dòng)，進(jìn)入控制點(diǎn)采點(diǎn)狀態(tài)。 圖6 Viewer Selection Instructions 圖7 reference Map Information提示框圖8 控制點(diǎn)采點(diǎn)窗口第四步：采集地面控制點(diǎn)（Ground Control Po

8、int）GCP的具體采集過(guò)程：在圖像幾何校正過(guò)程中，采集控制點(diǎn)是一項(xiàng)非常重要和繁重的工作，具體過(guò)程如下：1、在GCP工具對(duì)話框中單擊Select GCP圖標(biāo) ，進(jìn)入GCP選擇狀態(tài)；2、在GCP數(shù)據(jù)表中，將輸入GCP的顏色設(shè)置為比較明顯的黃色。3、在Viewer1中移動(dòng)關(guān)聯(lián)方框位置，尋找明顯的地物特征點(diǎn)作為輸入GCP。4、在GCP工具對(duì)話框中，單擊Create GCP圖標(biāo) ，并在Viewer3中單擊左鍵定點(diǎn)，GCP數(shù)據(jù)表將記錄一個(gè)輸入GCP，包括其編號(hào)、標(biāo)識(shí)碼、X坐標(biāo)和Y坐標(biāo)。5、在GCP對(duì)話框中，單擊Select GCP圖標(biāo)，重新進(jìn)入GCP選擇狀態(tài)。6、在GCP數(shù)據(jù)表中，將參考GCP的顏色設(shè)置

9、為比較明顯的紅色，7、在Viewer2中，移動(dòng)關(guān)聯(lián)方框位置，尋找對(duì)應(yīng)的地物特征點(diǎn)，作為參考GCP。8、在GCP工具對(duì)話框中，單擊Create GCP圖標(biāo)，并在Viewer 4中單擊定點(diǎn)，系統(tǒng)將自動(dòng)將參考點(diǎn)的坐標(biāo)（X Reference、Y Reference）顯示在GCP數(shù)據(jù)表中。9、在GCP工具對(duì)話框中，單擊SelectGCP圖標(biāo)，重新進(jìn)入GCP選擇狀態(tài)，并將光標(biāo)移回到Viewer1中，準(zhǔn)備采集另一個(gè)輸入控制點(diǎn)。10、不斷重復(fù)步驟1-9，采集若干控制點(diǎn)GCP，直到滿(mǎn)足所選定的幾何校正模型為止，而后，每采集一個(gè)Input GCP，系統(tǒng)就自動(dòng)產(chǎn)生一個(gè)Ref.GCP，通過(guò)移動(dòng)Ref.GCP可以?xún)?yōu)化

10、校正模型。采集GCP以后，GCP數(shù)據(jù)表如圖9所示。圖 9 GCP Tool 對(duì)話框與GCP數(shù)據(jù)表第五步：采集地面檢查點(diǎn)（Ground Check Point）以上采集的 GCP的類(lèi)型均為Control Point(控制點(diǎn))，用于控制計(jì)算，建立轉(zhuǎn)換模型及多項(xiàng)式方程。下面所要采集的GCP類(lèi)型是Check Point(檢查點(diǎn))，用于檢驗(yàn)所建立的轉(zhuǎn)換方程的精度和實(shí)用性。如果控制點(diǎn)的誤差比較小的話，也可以不采集地面檢查點(diǎn)。（略）第六步：計(jì)算轉(zhuǎn)換模型（Compute Transformation）在控制點(diǎn)采集過(guò)程中，一般是設(shè)置為自動(dòng)轉(zhuǎn)換計(jì)算模式(Compute Transformation)，所以，隨著控

11、制點(diǎn)采集過(guò)程的完成，轉(zhuǎn)換模型就自動(dòng)計(jì)算生成。下面是轉(zhuǎn)換模型的查閱過(guò)程：在Geo-Correction Tools對(duì)話框中，點(diǎn)擊Display Model Properties 圖標(biāo)，打開(kāi)Polynomial Model Properties（多項(xiàng)式模型參數(shù)）對(duì)話框（圖10），可以查閱模型參數(shù)，并記錄轉(zhuǎn)換模型。圖10 Polynomial Model Poperties對(duì)話框第七步：圖像重采樣（Resample the Image）重采樣（Resample）過(guò)程就是依據(jù)未校正圖像的像元值，計(jì)算生成一幅校正圖像的過(guò)程。原圖像中所有刪格數(shù)據(jù)層都要進(jìn)行重采樣。ERDAS IMAGE 提供了三種最常用的

12、重采樣方法。Nearest Neighbor：鄰近點(diǎn)插值法，將最鄰近象元值直接賦予輸出象元。Bilinear Interpolation：雙線性插值法，用雙線性方程和22窗口計(jì)算輸出象元值。Cubic Convolution：立方卷積插值法，用三次方程和44窗口計(jì)算輸出象元值。圖像重采樣過(guò)程：首先，在Geo-Correction Tools對(duì)話框中單擊Image Resample 圖標(biāo)，打開(kāi) Resample（圖像重采樣）對(duì)話框（圖2-11），在Image Resample對(duì)話框中，定義重采樣參數(shù)。輸出圖像文件名（Output File）:resample.img。選擇重采樣方法（Resamp

13、le Method）:Nearest Neighbor。定義輸出圖像范圍（Output Corners）：在ULX、ULY、LRX、LRY微調(diào)框中分別輸入需要的數(shù)值。定義輸出像元的大?。∣utput Cell Sizes）：X值30/Y值30.設(shè)置輸出統(tǒng)計(jì)中忽略零值:即選中Ignore Zero in Stats復(fù)選框。設(shè)置重新計(jì)算輸出默認(rèn)值（Recalculate Output Defaults），設(shè)Skip Factor為10。單擊OK按鈕。圖11 Resample 對(duì)話框第八步：保存幾何校正模式（Save rectification Model）在Geo-Correction Tools

14、對(duì)話框中點(diǎn)擊Exit按鈕，退出幾何校正過(guò)程，按照系統(tǒng)提示，選擇保存圖像幾何校正模式，并定義模式文件（*.gms），以便下一次直接利用。第九步：檢驗(yàn)校正結(jié)果（Verify rectification Result）基本方法：同時(shí)在兩個(gè)窗口中打開(kāi)兩幅圖像，一幅是校正以后的圖像，一幅是當(dāng)時(shí)的參考圖像，通過(guò)窗口地理連接（Geo Link/Unlink）功能及查詢(xún)光標(biāo)(Inquire Cursor)功能進(jìn)行目視定性檢驗(yàn)。具體過(guò)程如下：打開(kāi)兩個(gè)平鋪圖像窗口在菜單條單擊File/Open/Raster Option命令，選擇圖像文件?；蛟贓RDAS圖標(biāo)面板單擊Session/Tile Viewers命令，選擇平鋪窗口。建立窗口地理連接關(guān)系在Viewer1中右擊，在快捷菜單中選擇Geo Link/Unlink命令。在Viewer2中單擊，建立與Viewer1的連接。通過(guò)查詢(xún)光標(biāo)進(jìn)行檢驗(yàn)在V