影像校正工作流程

                                                                 (zhaoyi studio 2018 @ 郑州综合所)

所谓的矫正(Rectification)是把卫星数据投射到制图平面上并且使之适配与特定的地图投影系统.影响可以转化到真实世界的地面坐标,通过把该影像与符合地图投影要求的其他源相配准.源信息可以来自其他的影像,矢量数据或者地图坐标.为了满足这个任务,地面控制点(GCPs)需要对参考源和输入图像进行选择.GCPs是用来描述地球表面上的相同点.

给一副影响数据指定地理坐标系的过程叫做影像配准(Georeferencing).由于所有地图的投影系统斗鱼地图坐标系相关联,因此矫正的概念要比配准的涉及面更大.

本工作流,通过对Landsat          TM 的亚特兰大,乔治亚的图像进行矫正,所使用的配准源是相同地区的SPOT泛色影像.而SPOT影响是已经通过国家平面(State Plane)地图投影矫正过的数据.

流程主要包含:数据显示->开启多点几个矫正工作空间->收集控制点->从控制点计算变换矩阵->数字化检测点->图像重采样->矫正验证

所用数据集 panAtlanta.img 和 tmAtlanta.img

1.1    数据显示

1.2    开启多点几何修正工作空间

点击该图像的多光谱(Multispectral)浮动面板下的控制点(Control Points)

在选择模型选单下面,选择多项式模型.

进入多点几何矫正的工作空间

在GCP工具参考建立对话框中选择”影像层”,点击OK

选择对应的泛光影响

可以查看该影像的坐标信息,确认无误后点击确定.

此时在工作空间中又多了三幅泛光图像,同时弹出一个多项式模型选项对话框,先把该对话框最小化.

1.3    收集控制点

控制点的收集过程就是在两幅图中选择关键特征点建立一一对应的关系,这些点集是进行模型计算的参数点(多项式).

当多项式选择线性模型,不同的阶数有不同的最小点的限制,例如2阶模型至少需要六个计算点,否则模型报错.

分别在地图具有地标性的点做为控制点进行选取

右键点击Point# 选择”全选”,对不同图幅控制点的颜色可以进行更改

工具栏的图标的关键几个意义见下图.

可以看出当自动变换计算的图标按下之后,控制点的计算结果在表后面自动显示

1.4    从控制点计算变换矩阵

当调出计算对话框,并把多项式模型选择2阶后 在计算就出现了错误

就是给出的控制点太少了.这时需要把自动计算切换为手动计算,点击手动计算.

变换矩阵的参数就算出来了

1.5    数字化检测点

控制点是用来计算映射模型的参数,而检查点check point并不用于计算,而是用来独立评估计算误差的.

为了有别于控制点,把另外的检查点更换为别的颜色.

通过菜单切换到检查点模式

然后定义匹配的条件,设定匹配的阈值.

然后选择检测点后点击计算,即可得到检测结果

1.6    图像重采样

对经过验证后比较满意的矫正结果,点击重采样图标,并在弹出的对话框中,设定输出图像的路径,采样方法和其他选项,点击ok输出.

1.7    确认矫正过程

比较原始图像和经过矫正后的图像,新建一个图框导入矫正过的图像,对比发现两者在几何发生了很大变化.并且在状态栏下,经过矫正后的图像显示单位是米.

删除原始图像,并导入泛光图像.建立图像联动,在使用采集工具,对一副图中的关键点进行定位,发现另一幅图跟着变化.

在没有地面控制点的条件下也可以进行正交矫正图像.这个正交矫正过程把图像中由于传感器方位,地形起伏的位移和摄影的系统误差一起除去.正交矫正过程是平面成阵影响用来代表真实世界物体的X,Y坐标.出于该原因正交矫正影像为认为是进行GIS处理作为适量图像的背景参考影响.

                通过执行空间再选(space resection),传感器相关的影响被踢出.通过定义DEM或者常高度值,地形起伏的相关影响被进一步排除.

执行没有GCP的正交矫正方法有两种:

路径1:在Raster面板下选择”Geometric”=>”Orthorectify without GCP”

路径2:如果图像已经载入可以通过a:”多光谱,泛光谱, Thematic, or Relief”面板下的如果传感器的模型已知则选择Ortho          using Exsting model,否则选择Ortho          Using Model Selection

2.1    轨道推扫式(Pushbroom)模型

当卫星的RPC数据不具有的时候,常使用推扫式模型.该模型使用了轨道星历信息给配准图片.

推扫模型对于不同的传感器也是多种多样.如果特定的传感器并不明确还有标准型的模型可以使用.

2.1.1    选择几何模型

2.1.2    选择海平面

2.1.3    图像重采样

2.1.4    验证正交矫正过程

2.2    有理多项式系数组(RPC)模型

2.3    对激活图像实施正交矫正