黑龙江工程学院：《遥感原理与应用》第五章 遥感图像的几何处理

第五章遥感图像的几何处理

第五章 遥感图像的几何处理

·5.1遥感传感器的构像方程 ·52遥感图像的几何变形 ·53遥感图像的几何处理 ·54多图像的配准和镶嵌

• 5.1遥感传感器的构像方程 • 5.2遥感图像的几何变形 • 5.3遥感图像的几何处理 • 5.4多图像的配准和镶嵌

5.1遥感传感器的构像方程 ·一遥感图像通用构像方程 像点坐标 系 传感器坐 地面坐标 系 系 图5-1构像方程中的坐标系

5.1遥感传感器的构像方程 • 一遥感图像通用构像方程 传感器坐 标系 像点坐标 系 地面坐标 系

设地面点P在地面坐标系中的坐标为(XYZ)p,P在传感器坐标系中的坐标 为(UⅤW)p,传感器投影中心S在地面坐标系中的坐标为(XYZ)s,传感 器的姿态角为(mK)则通用的构像方程为 负成像半面 X1「X U YY+AV 正成像平面 W S P 图3.16中心投影构像原理

P S W P V U A Z Y X Z Y X           +           =              设地面点P在地面坐标系中的坐标为（X Y Z）P，P在传感器坐标系中的坐标 为（U V W）P，传感器投影中心S在地面坐标系中的坐标为（X Y Z）S，传感 器的姿态角为（ ) 则通用的构像方程为：

式中,A为传感器坐标系相对于地面坐标系的旋转矩阵,是传感器姿态角的函数 b b S a,= coscos k-sin osin osin k b,=-cososm k-sm sin t cos k 其中 sin gcos e P a=cousin k b,= cos a cos k C3 --sn o a3=sm cos k+cos sm asin k b,=-sin sn k+cos sin a cos k C3=coS coso 中心投影构像几何关系

式中，A为传感器坐标系相对于地面坐标系的旋转矩阵，是传感器姿态角的函数。           3 3 3 2 2 2 1 1 1 a b c a b c a b c A= a cos cos k sin sin sin k 1 =  −   b cos sin k sin sin cosk 1 = −  −   c1 = −sin cos a cos sin k 2 =  b cos cosk 2 =  c3 = −sin a sin cos k cos sin sin k 3 =  +   b sin sin k cos sin cos k 3 = −  +   c3 = cos cos 其中

二中心投影构像方程 根据中心投影的特点,图像坐标(xy-f)和传感器系统坐标W 之间有如下关系 其中:为成像比例尺分母 为摄影机主距 Z 所以中心投影像片坐标与地面点大地坐标的关系(构像方程)为 xYz XYZ W P

• 二 中心投影构像方程 根据中心投影的特点，图像坐标（x,y,-f）和传感器系统坐标 UVW P ( ) 之间有如下关系：           − =           f y x Z V U P P   P f 其中： 为成像比例尺分母， 为摄影机主距           − +           =           f y x A Z Y X Z Y X P P S  所以中心投影像片坐标与地面点大地坐标的关系（构像方程）为

其正算公 Xs+(Zp -Zs) a,x+b,y-C,f atb ax+6 x+b,y-c,f 其反算公式 a, ( XP-Xs+a2YP-Is)+a3(Zp -ZS (Xp-Xs+C,( )+c3(Zp-2s) ,(Xp-XS)+b2(rp-Y)+A(zs) GI(XP-Xs)+C2YP-Is)+C3( Zp

a x b y c f a x b y c f XP XS Z P ZS 3 3 3 1 1 1 ( ) + − + − = + − a x b y c f a x b y c f YP YS Z P ZS 3 2 3 2 2 2 ( ) + − + − = + − 其正算公式： 其反算公式： ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 3 1 2 3 P S P S P S P S P S P S c X X c Y Y c Z Z a X X a Y Y a Z Z x f − + − + − − + − + − = − ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) ( ) 1 2 3 1 2 3 P S P S P S P S P S P S c X X c Y Y c Z Z b X X b Y Y b Z Z y f − + − + − − + − + − = −

以上是中心投影的构像方程,下面我们看 看多中心投影的构像方程

• 以上是中心投影的构像方程，下面我们看 看多中心投影的构像方程

全景摄影机的构像方程 O=ARRY XyZ Z 其中 0 cos0 -sin e 0 sin e cose aaa R=b, b b (a)倾斜角为0时的成像瞬间 (b)倾斜角不为0时的成像瞬间 全景摄影机成像瞬间的几何关系

• 三 全景摄影机的构像方程           − − − =           A S A S A S T T Z Z Y Y X X R R f x 0   其中           = −      0 sin cos 0 cos sin 1 0 0 R           = 1 2 3 1 2 3 1 2 3 c c c b b b a a a R

四推扫式传感器的构像方程 在时刻T时像点P的坐标为(0,y-f),因此推扫式传感器的构像方程为: 投彰中心时刻 投影中心 时刻 H标物 面阵列CCD 传感器成像方式 线阵列CCD传感器成像方式 0 ARARY-Y Y+hA.R f A S P S

四 推扫式传感器的构像方程 在时刻T时像点P的坐标为（0，y,-f）,因此推扫式传感器的构像方程为：           − − − =           − A S A S A S T T Z Z Y Y X X R R f y   0 或           − +           =           f A R y Z Y X Z Y X t P ST 0  