如果同一地区的不同时间的影像，不能把它们归 纳到同一个坐标系中去，图像中还存在变形，这 样的图像是不能进行融合、镶嵌和比较的，是没 有用的
遥感图像的精加工处理
在粗加工处理的基础上，采用地面控制点（GCP） 的方法进一步提高影像的几何精度
几何处理的两个环节
1. 像素坐标的变换——解决位置问题 ➢ 多项式模型 2. 灰度重采样——解决亮度问题 ➢ 最邻近像元采样法 ➢ 双线性内插法 ➢ 双三次卷积重采样法
全景畸变
左图是中心投影方式得到的（比例尺基本一致） 右边是逐点扫描成像得到的影像。横轴是飞行方向，纵轴是
扫描方向。在星下点的扫描线，分辨率最高，两边都在对称 的发生变化 直线在逐点扫描成像图中，变成曲线；圆形变成了椭圆形
不同成像方式引起的影像变形
中心投影方式
➢地形起伏引起的投影差
多中心投影方式
行于航线方向为a θ，垂直于 航线方向为a θ’
aHcosH asec
aasecasec2
逐点扫描成像——全景畸变
当观测视线垂直于地面或者倾斜 了θ角之后，地面分辨率的值发生 变化
随着扫描镜的转动，地面扫描范 围的直径在发生变化，这样的变 化对图像是有影响的，称为全景 畸变
全景畸变的原因：焦距是不变的， 物距在发生变化。导致分辨率发 生变化，也导致比例尺发生变化
地球曲率、大气折光和地形起伏引 起的误差
地球自传引起的变形
当卫星由北向南运行 的同时，地球表面也 在由西向东自转
由于卫星图像每条扫 描线的成像时间不同 ，因而造成扫描线在 地面上的投影依次向 西平移，最终使得图 像发生扭曲
遥感图像的几何变形
遥感图像通常包含严重的几何变形，一般 分为系统性和非系统性两大类
➢由于比例尺变化造成的全景畸变 ➢地形起伏引起的投影差
IKONOS 图像，1m分辨率
投 影 误 差
由于地形起伏引起的平面上的点位在相片位置上的移动，这种 现象称为像点位移，其位移量就是中心投影与垂直投影在同一 水平面上的“投影误差”
中心投影类型影像——投影误差
9个一定高度 的柱子，影像 中心正射投影， 只能看到顶； 其余成像后放 射状的向外倒
1. 系统性几何变形是有规律和可以预测的，比如 扫描畸变
2. 非系统性几何变形是不规律的，它可以是遥感 器平台的高度、经纬度、速度和姿态等的不稳 定，地球曲率及空气折射的变化等等，一般很 难预测
遥感图像的粗加工处理
遥感图像的几何处理包含两个层次
➢粗加工处理 ➢精加工处理
地面站接收图像后，根据不同平台、传感器的参 数，对地球曲率、地球自转、大气折射造成的变 形进行处理
粗加工处理主要是由地面站完成，不是用户完成 粗加工处理对传感器内部畸变的改正很有效，但
是仍有较大的残差
遥感图像的精加工处理
为什么要进行遥感图像的精校正处理？
由于遥感器的位置及姿态的测量精度不高，其加 工处理后仍有较大的残差（几何变形）
一个地物在不同的图像上，位置要一致，才可以 进行融合处理、图像的镶嵌、动态变化监测
推帚式（推扫式）扫描——投影误 差
逐点扫描影像——投影误差
中心投影类型影像的投影误差特点——影像中心正射投 影，只能看到顶；其余放射状的向外倒
逐点扫描影像的投影误差特点——影像中心线上正射投 影，只能看到顶，其余向两侧倒
遥感图像的几何变形
传感器成像方式引起的全景畸变
地形起伏引起的像点位移
多中心投影类型——扫描成像
大部分航天遥感采用扫描成像 两种扫描方式 1.光/机扫描成像或掸扫式 2.推扫式扫描或推帚式扫描 逐点或者逐列对地面作垂直飞行方向扫描
成像，随平台向前运动获得地面景物的二 维影像
逐点扫描成像
不是瞬间获取整幅图像
➢逐点扫描，一个一个像 元获取
➢通过扫描镜的旋转获取 一条线影像
几何校正后
内容大纲
几何变形的来源
➢传感器成像方式引起的图像变形 ➢传感器外方位元素变化的影响 ➢地形起伏引起的像点位移 ➢地球曲率引起的图像变形 ➢大气折射引起的图像变形 ➢地球自转的影响
遥感传感器的几何投影方式
遥感 传感 器的 几何 投影 方式
中心投影类型：分幅式摄影机、面阵列CCD 传感器
掸扫式（逐点）：光/机 扫描成像、镜头转动式 摄影机
多中心投影类型
推扫式（逐线） ：固体 自扫描成像、狭缝式摄 影机
斜距投影成像仪： 侧视雷达等
不同类型成像传感器，其成像原理 和投影方式也不同
中心投影类型
中心投影类型成像仪， 在成像瞬间直接获取地 面景物的二维影像
特点：整幅影像只有一 个中心，所有像元是同 时成像的，图像上所有 像元的外方位元素是一 样的
传感器外方位元素变化的影响
地球曲率引起的图像变形 大气折射引起的图像变形 地球自转的影响
➢传感器的外方位元 素，是指传感器成 像时的位置(X, Y, Z) 和姿态角(φ，ω，κ)
➢当外方位元素偏离 标准位置而出现变
动时，就会使图像 出现变形
各单个外方位元素引起的图像变形
外方位元素引起的动态扫描图像的变形
➢随着平台向前飞行，获 取第一条、第二条、第n 条线影像
影像有多个中心，每一 点的外方位元素都不同
推帚Байду номын сангаас（推扫式）扫描
瞬间获取一条影像线 随着平台向前移动，以
“推帚”方式获取沿轨道 的连续影像条带，从而获 取一幅二维影像 特点：每一条扫描线有一 个中心和一个外方位元素， 整幅影像有多个中心和多 个外方位元素
内容大纲
几何变形的主要来源 几何校正方法
➢构像方程 ➢多项式模型 ➢有理多项式
几何变形
遥感图像几何处理的目的
1. 改正系统及非系统性因素引起的图像变形 2. 准确的空间位置
真实地物(X,Y)与 影像(x,y)的关系： 1、比例尺的缩放 2、位置的平移 (x,y) 3、旋转
(X,Y)
几何校正前
不同成像方式引起的影像变形
中心投影方式
➢地形起伏引起的投影差
多中心投影方式
➢由于比例尺变化造成的全景畸变 ➢地形起伏引起的投影差
逐点扫描成像——分辨率
分辨率a与瞬时视场角β和 航高H有关。
扫描仪垂直指向地面的空间
分辨率a a H d H
f 当观测视线倾斜时，即在不
等于0的扫描角θ下观测时， 其地面分辨率发生变化，平