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遥感原理与应用第5章遥感作业

第五章遥感图像几何纠正
名词解释：构像方程几何变形RFM多项式纠正间接法纠正重采样
图像配准图像镶嵌DEM
1、构像方程：是指地物点在图像上的图像坐标（x，y）和其在
地
面对应点的大地坐标（X，Y，Z）之间的数学关系。
2、几何变形：是指原始图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、
方位等特征与在参照系统中的表达要求不一致时产生的变形。
3、RFM：有理函数模型，是利用分子和分母都采用多项式来形
成比
值得到的多项式模型。
4、多项式纠正：回避成像的空间几何过程，直接对图像变形的
本
身进行数学模拟，用一个适当的多项式来描述纠正前后图像相
应点之间的坐标关系。
5、间接法纠正：是从空白的输出图像阵列出发，亦按行列的顺
序
依次对每个输出像素点位反求原始图像坐标中的位置。
6、重采样：采用适当的方法把该点位周围邻近整数点位上亮度
值
对该点的亮度贡献累积起来，构成该点位的新亮度值，这个过
程称为重采样。
7、图像配准：实质就是遥感图像的几何纠正，是根据图像的几
何
畸变特点，采用一种几何变换将图像归化到统一的坐标系中的
过程。
8、图像镶嵌：当感兴趣的研究区域在不同的图像文件时，需要
将
不同的图像文件合在一起形成一幅完整的包含感兴趣区域的图
像，这就是图像镶嵌。
9、DEM：是一定范围内规则格网点的平面坐标（X，Y）及其高
程
（Z）的数据集，它主要是描述区域地貌形态的空间分布，是通
过等高线或相似立体模型进行数据采集（包括采样和量测），
然后进行数据内插而形成的。
问答题：
1．根据通用构像方程，写出中心投影影像、推扫式影像、逐点
扫描影像和侧视雷达影像的构像方程。
中心投影构像方程：其中是成像比例尺分母，A为旋转矩阵。
推扫式影像：
逐点扫描式影像：其中
侧视雷达影像：
2．分别指出Landsat-7、SPOT-5、TERRASAR—X的瞬时等效
像点坐标。
Landsat-7使用的传感器是ETM+，属于逐点扫描式传感器，每
个像元坐标都是（x=0,y=0），由其构像方程可得其瞬时等效像点坐
标为：
SPOT-5搭载的传感器是HRV线阵列推扫式扫描仪，瞬时像点坐
标是（0,y,-f）,瞬时等效像点坐标是：(垂直成像时)
(侧视成像时)
TerraSAR-X卫星是德国发射的SAR卫星，其传感器是合成孔径
雷达，其瞬时等效像点坐标为：
3．根据中心投影影像姿态产生的变形误差公式，推导出推扫式
影像、逐点扫描影像和侧视雷达影像的像点位移公式。
中心投影影像姿态产生的像点位移公式为：
推扫式图像中x=0,y=y,带入方程得到：
逐点扫描式中像点坐标为x=0,y=0,但中心投影是在垂直摄影的前
提下，故需将侧视投影转换到垂直投影下来即得到带入方程得到的像
点位移公式为：
侧视雷达等效为中心垂直投影时的像点坐标为,代入方程得到像点
位移公式为：
4．叙述多项式拟合法纠正卫星图像的原理和步骤。
原理：回避成像的空间几何过程，直接对图像变形的本身进行数
学
模拟，而遥感图像的几何变形是多方面的，难以用一个确定的数
学
模型来进行表达，所以就用多项式来表达纠正前后图像之间的坐
标
关系。
步骤：1）根据控制点列出平差模型，求解多项式系数；
2）确定纠正后图像的边界，利用间接法或者直接法进行图像的纠
正变换；
3）对纠正后的数字图像进行灰度重采样；
4）对纠正结果进行评价。
5．直接法纠正和间接法纠正的主要区别是什么？
两种纠正变换方法的主要区别在于纠正变换函数的不同，互为逆
变
换，直接法是从原始图像出发得到纠正后图像位置，间接法是从
空
白图像出发逐点得到对应原始图像的位置；另外，在纠正后像素
获
得灰度值的方法上也有所不同，直接法是亮度重配置，间接法是
亮
度重采样。
6．两幅影像进行图像镶嵌应解决哪些关键问题？
1）两幅不同图像的连接。不同的图像的几何位置和变形是不一
样的，解决几何连接的方法就是几何纠正，将所有图像纠正
到一个统一的坐标系下去掉重叠部分连成一幅图像。
2）保证拼接后的图像反差一致，色调相近，没有明显的接缝。
这个问题采用最佳镶嵌边搜索的方法得到最佳镶嵌边，然后
进行色调和反差的调整，最终进行边界线的平滑就可以处理
了。
7．图像配准和图像镶嵌的异同点是什么？
相同点：两者的实质都是图像的几何纠正。
不同点：图像配准只是利用几何纠正将不同的图像进行对准实现
所有图像在统一的坐标系下；而图像镶嵌是将不同图像合并在一起得
到一幅包
含完整感兴趣区域的图像。
计算题
若P(i,j)=G表示在影像上第i行第j列的像元灰度值为G。对于
P(101，
56)=50、P(101，57)=20、P(102，56)=40、P(102，57)=30
的四个像
元，分别利用双线性内插和双三次卷积计算像元P