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高差引起的像点位移
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地表曲率的影响
地球是球体，严格说是椭 球体，因此地球表面是曲 面。这一曲面的影响主要 表现在两个方面，一是像 点位置的移动，当选择的 地图投影平面是地球的切 平面时，使地面点P0相对 于投影平面点P有一高差 △h。
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像点位移
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二是像元对应于地面宽度 的不等。由于传感器通过 扫描取得数据，在扫描过 程中每一次取样间隔是星 下视场角的等分间隔。如 果地面无弯曲，在地面瞬 时视场宽度不大的清况下， L1，L2，L3，…的差别不 大。但由于地球表面曲率 的存在，对应于地面的P1， P2 ， P3 ，… ， 显然 P3-P1 ＞ L3-L1 ， 距 星 下 点 越 远 畸变越大，对应地面长度 越长。
坐标变换的两种方案
首先要确定原始图像和纠正后图像之间的坐标变换关 系。对其包括：
直接法：从原始图像阵列出发，依次对其中每一个像
元分别计算其在输出（纠正后）图像的坐标，即：
XFx(x,y)
YF 编辑y课(件x,y)
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式中，x,y为P点原始图像的行数和列数；X，Y为P在新图 像中的坐标（即地面坐标系），并把P（x,y)的灰度值重新 计算后送到P（X，Y）位置上去。
第三章 遥感数字图像几何处理
讲解内容
1. 遥感数字图像几何变形的原因和纠正方法
2. 中心投影够像和多中心投影数字图像的几 何纠正
3.侧视雷达图像的几何纠正
目的 1. 熟悉遥感数字图像几何变形的原因；
2.可以利用一到二种方法对不同遥感器产生 的图像进行几何纠正。
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3.1 遥感数字图像几何处理概述
为何要进行几何纠正？
1.只有纠正后的图才能用于信息分析；
（制作满足量测和定位要求的各地球资源及 环境遥感专题图）
2.多源图像融合时，必须进行几何配准，才 能保证不同图像间的几何一致性；
3.利用遥感图像进行地形图测量或更新，对
遥感图像的几何纠正提出了更严格要求。
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2
3.1.1 遥感图像的几何畸变的因素
N
P
大气折射的影响
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地球自转的影响
卫星前进过程中，传感器
对地面扫描获得影像时，
地球自转影响较大，会产
生影像偏离。因为多数卫
星在轨道运行的降段接收 (a)获得影像 影像，即卫星自北向南运
动，这时地球自西向东自 转。相对运动的结果，使
（b）实际对应的 地面位置
卫星的星下位置逐渐产生
（c）影像变形
间接法：从空白图像阵列出发，依次计算每个像元P（X，
Y）在原始图像中的位置P（x,y），然后把该点的灰度值
计算后返送给P(X,Y)。其纠正公式为：
x编G辑x课(件X,Y) yGy(X,Y)
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（1）基本思路
校正前的影像看起来是 由行列整齐的等间距像元 点组成的，但实际上，由 于某种几何畸变，影像中 像元点间所对应的地面距 离并不相等（图a）。校 正后的影像亦是由等间距 的网格点组成的，且以地 面为标准，符合某种投影 的均匀分布（图b），影 像中格网的交点可以看作 是像元的中心。校正的最 终目的是确定校正后影像 的行列数值，然后找到新 影像中每一像元的亮度值。
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（2）遥感平台运动状态变化
航高：当平台运动过程中受到力学
因素影响，产生相对于原标准航高的 偏离，或者说卫星运行的轨道本身就 是椭圆的。航高始终发生变化，而传 感器的扫描视场角不变，从而导致影 像扫描行对应的地面长度发生变化。 航高越向高处偏离，影像对应的地面 越宽 .
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航速：卫星的椭圆轨道本身就导致
偏离。偏离方向如图所示，
所以卫星影像经过校正后 成为图C的形态。
地球自转引起偏离
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3.1.2 遥感数字图像的几何纠正的一般过程
从具有几何畸变的影像中消除畸变的过程。也可以说是 定量地确定影像上的像元坐标（影像坐标）与目标物的地 理坐标（地图坐标等）的对应关系（坐标变换式）。
准
输入 建立 确定 像元 像元 输出
像元对应于地面宽度的不等
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全景畸变：即当传感 器扫描角度较大时， 影响更加突出，造成 边缘景物在影像显示 时被压缩。假定原地 面真实景物是一条直 线，成像时中心窄、 边缘宽，但影像显示 时像元大小相同，这 时直线被显示成反S形 弯曲。
全景畸变导致S弯曲现象
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பைடு நூலகம்气折射的影响
大气对辐射的传播产生折 射。由于大气的密度分布 从下向上越来越小，折射 率不断变化，因此折射后 的辐射传播不再是直线而 是一条曲线，从而导致传 感器接收的像点发生位移
备
原始 纠正 输入 几何 灰度 纠正
工 作
数字 图像
变换 函数
图像 范围
位置 变换
从新 采样
数字 图像
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遥感图像几何校正原理
遥感图像几何校正包括光学校正和数字纠正两种方法。
数字纠正是通过计算机对图像每个像元逐个地解析纠 正处理完成的，其包括两方面：一是像元坐标变换；二 是像元灰度值重新计算（重采样）。
前进方向为轴旋转了一个角度。可 导致星下点在扫描线方向偏移，使 整个影像的行向翻滚角引起偏离的 方向错动。
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偏航：指遥感平台在前进过程中，
相对于原前进航向偏转了一个小角度， 从而引起扫描行方向的变化，导致影 像的倾斜畸变。
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（3）地球本身对遥感影像的影响
地形起伏的影响
当地形存在起伏时，会 产生局部像点的位移， 使原来本应是地面点的 信号被同一位置上某高 点的信号代替。由于高 差的原因，实际像点P距 像幅中心的距离相对于 理 想 像 点 P0 距 像 幅 中 心 的距离移动了△r。
了卫星飞行速度的不均匀，其他因素 也可导致遥感平台航速的变化。航速 快时，扫描带超前，航速慢时，扫描 带滞后，由此可导致影像在卫星前进 方向上（影像上下方向）的位置错动。
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俯仰：遥感平台的俯仰变化能引起
影像上下方向的变化，即星下点俯时 后移，仰时前移，发生行间位置错动。
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翻滚：遥感平台姿态翻滚是指以
遥感影像成像过程中所造成的各种几何畸变称为
几何校正。影响影像几何畸变的因素主要包括三类：
（1）遥感器的内部畸变：由遥感器结构引起的畸
变，如遥感器扫描运动中的非直线性等；
（2）遥感平台的运行状态：包括由于平台的高度
变化、速度变化、轨道偏移及姿态变化引起的图像畸
变；
（3）地球本身对遥感影像的影响：包括地球的自
转、高程的变化、地球曲率、大气折射等引起的图像
畸变；
（4）影像投影面及地图投影法的选取。
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（1）遥感器的内部畸变：
透镜的辐射方向畸变像差 透镜的切线方向畸变像差 透镜的焦距误差 透镜的光轴与投影面的非正交性 图象投影面的非平面性 探测元件排列的不整 采样速率的变化 采样时刻的偏差 扫描镜的扫描速度的变化