遙感衛(wèi)星影像數(shù)字糾正方法的技術(shù)分析

摘要：隨著科技的不斷發(fā)展，許多類型的高分辨遙感衛(wèi)星不斷出現(xiàn)，為人們提供了更加高速、快捷的圖像與數(shù)據(jù)信息。本文分析了遙感圖像幾何畸變、幾何校正的原理與方法以及高分二號衛(wèi)星多光譜影像配準(zhǔn)糾正的有關(guān)內(nèi)容，以供參考。

關(guān)鍵詞：遙感衛(wèi)星;影像數(shù)字;糾正方法;技術(shù)

1遙感圖像幾何畸變

遙感圖像幾何畸變來源有以下幾種：第一，由于我國古代關(guān)于地球形態(tài)的假設(shè)“天圓地方”被否定，隨著現(xiàn)代技術(shù)的不斷發(fā)展，我們都知道地球是一個中間略鼓、兩端略扁的不規(guī)則球體，那么是球體就會受到球體曲率的影響，如果在星下點(diǎn)視場角比較小的情況下，那么這時地球曲率我們可以忽略不計(jì)，但是當(dāng)產(chǎn)生誤差的情況下可以將其近似于航空像片像點(diǎn)位移的原因，從而影響遙感圖形的精確性。第二，由于傳感器幾何形態(tài)的不同也會產(chǎn)生一定程度上的畸變，通常傳感器有全影投影、中心投影以及平行投影等多種不同的形式，而形式的不同也會在實(shí)際成像的過程中產(chǎn)生差異。第三，因?yàn)閭鞲衅鞣轿辉氐淖兓鶎?dǎo)致的。第四，地球的自傳速度對于掃描成像會造成一定影響，產(chǎn)生圖像平行錯動，但是瞬時光學(xué)成像遙感是不受地球自轉(zhuǎn)限制的。

2幾何校正的原理與方法

2.1選擇控制點(diǎn)

在遙感圖像和地形圖上分別選擇同名控制點(diǎn)，以建立圖像與地圖之間的投影關(guān)系，這些控制點(diǎn)應(yīng)該選在能明顯定位的地方，如河流交叉點(diǎn)等。同名控制點(diǎn)選取的用途就是利用有限的控制點(diǎn)的已知坐標(biāo)，解求多項(xiàng)式的系數(shù)，確定變換函數(shù)。然后將各個像元帶人多項(xiàng)式進(jìn)行計(jì)算，得到糾正后的坐標(biāo)。

2.2建立整體映射函數(shù)

可以根據(jù)地面控制點(diǎn)的數(shù)量及圖像的幾何畸變性質(zhì)來進(jìn)行校正模型的確定，這樣才能對地圖和圖像的空間變換關(guān)系進(jìn)行確認(rèn)，其中可用的方法有很多，如多項(xiàng)式法、有理函數(shù)法等。搖桿影像的數(shù)字糾正是利用計(jì)算機(jī)技術(shù)，對圖像中的各個像元進(jìn)行糾正處理，處理的過程一般包含兩個方面，即像元灰度值重新計(jì)算與采樣以及像元坐標(biāo)交換。

2.2.1進(jìn)行坐標(biāo)交換的兩種方法

進(jìn)行坐標(biāo)交換必須要在已經(jīng)確定好原始圖與校正圖之間的坐標(biāo)關(guān)系基礎(chǔ)之上，其主要確定方法有以下兩種：第一，直接法。從原始圖像陣列出發(fā)，依次對其中每一個像元分別計(jì)算其在輸出（糾正后）圖像的坐標(biāo)，即：? ? ? ? ? ?式中，x，y為P點(diǎn)原始圖像的行數(shù)和列數(shù);X，Y為P在新圖像中的坐標(biāo)（即地面坐標(biāo)系），并把P（x，y）的灰度值重新計(jì)算后送到P（X，Y）位置上去。第二，間接法：從空白圖像陣列出發(fā)，依次計(jì)算每個像元P（X，Y）在原始圖像中的位置P（x，y），然后把該點(diǎn)的灰度值計(jì)算后返送給P（X，Y）。其糾正公式為：? ? ? ? ? ? ，兩則的區(qū)別如圖1所示。

2.2.2遙感圖像的灰度重新采樣內(nèi)插

為充分保障校正后輸出的圖像中的像元能夠與輸入的未校正圖像進(jìn)行對應(yīng)，由此依據(jù)具體選用的校正公式來對輸入圖像進(jìn)行重新排序。通常有雙線性內(nèi)插法、近鄰法等方法，目前運(yùn)用最多的就是第二種方法。最近鄰域法具體是運(yùn)用離投影點(diǎn)最近的像元中的灰度值來進(jìn)行像元灰度的輸出。

2.3遙感圖像數(shù)字糾正方法

在進(jìn)行糾正的過程中，可采用的函數(shù)類型有很多中，如剛才提到過的多項(xiàng)式法、有理函數(shù)法等，一般采用最多的就是多項(xiàng)式方法，在此針對高分辨率衛(wèi)星的糾正中，擁有較高精度的共線方程糾正方法進(jìn)行討論。在運(yùn)用共線方程模型的過程中，要對衛(wèi)星傳感器參數(shù)以及星歷參數(shù)等數(shù)據(jù)來對衛(wèi)星飛行瞬間成像的地面與影像坐標(biāo)關(guān)系進(jìn)行分析，是一種精確的物理模型，而在正射校正中所運(yùn)用的物理模型是保障各類衛(wèi)星影像的嚴(yán)格物理模型，但物理模型會根據(jù)衛(wèi)星數(shù)據(jù)的不同而產(chǎn)生差異。在影響測試角度較大或地區(qū)地勢起伏較大的地區(qū)，都能在衛(wèi)星嚴(yán)格軌道模型數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，參照衛(wèi)星傳感器參數(shù)以及軌道參數(shù)等進(jìn)行較為嚴(yán)密的物理模型糾正。

3高分二號衛(wèi)星多光譜影像配準(zhǔn)糾正

影像配準(zhǔn)方法主要有自動配準(zhǔn)方法和糾正后配準(zhǔn)方法，自動配準(zhǔn)方法采用區(qū)域灰度相關(guān)或空間特征匹配同名點(diǎn)自動提取，并采用薄板樣條插值技術(shù)實(shí)現(xiàn)影像間自動配準(zhǔn);糾正后配準(zhǔn)方法主要對經(jīng)過幾何糾正后的影像進(jìn)行配準(zhǔn)。本試驗(yàn)通過自動匹配與人工交互編輯相結(jié)合的方式，兩個試驗(yàn)區(qū)各匹配控制點(diǎn)150個，通過人工檢查刪除誤差超限控制點(diǎn)，分別保留了141和144個，試驗(yàn)區(qū)1配準(zhǔn)中誤差為0.69像素，約合0.55m，試驗(yàn)區(qū)2配準(zhǔn)中誤差0.66像素，約合0.53m，配準(zhǔn)最大誤差為1.3像素，約合1m，滿足影像融合所需的配準(zhǔn)精度要求，結(jié)果如表1所示。

4結(jié)語

綜上，對遙感衛(wèi)星影像數(shù)字進(jìn)行糾正有多種方法，但是應(yīng)根據(jù)實(shí)際要求選用作為合適的方法有效提升校正的精準(zhǔn)性，提升圖像數(shù)據(jù)的可靠性。

參考文獻(xiàn)：

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[2]高分遙感衛(wèi)星影像的預(yù)處理技術(shù)[J].王晨巍，王曉君.電子技術(shù)與軟件工程.2016

（作者單位：廣西自然資源信息中心）

作者簡介：劉金屏（1981.12.1），女;廣西田東縣;漢族;本科;助理工程師; 530023。