航摄像片的方位元素和坐标系统旋转
摄影测量基础
扫扫二维码，随身浏览文档
手机或平板扫扫即可继续访问
航摄像片的方位元素和坐标系统旋转
举报该文档为侵权文档。
举报该文档含有违规或不良信息。
反馈该文档无法正常浏览。
举报该文档为重复文档。
推荐理由：
将文档分享至：
分享完整地址
文档地址：
粘贴到BBS或博客
flash地址：
支持嵌入FLASH地址的网站使用
html代码：
&embed src='/DocinViewer-4.swf' width='100%' height='600' type=application/x-shockwave-flash ALLOWFULLSCREEN='true' ALLOWSCRIPTACCESS='always'&&/embed&
450px*300px480px*400px650px*490px
支持嵌入HTML代码的网站使用
您的内容已经提交成功
您所提交的内容需要审核后才能发布，请您等待！
3秒自动关闭窗口航空影像几何校正方法的研究24
上亿文档资料，等你来发现
航空影像几何校正方法的研究24
第４１卷第３期；２００９年９月东北师大学报（自然科学版）Ｊｏｕｒ；航空影像几何校正方法的研究；程红，王志强，张耀宇；（空军航空大学特种专业系，吉林长春１３００２２）；［摘要］研究了机载航空图像的几何校正．利用某新型；和飞行姿态等数据，将三维投影变换引入几何校正模型；上的图像坐标变换关系，实现了图像的自动校正．通过；进行几何校正和多航带镶嵌处理，效果理想．；［
第４１卷第３期２００９年９月东北师大学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮｏｒｔｈｅａｓｔＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ．４１Ｎｏ．３Ｓｅｐｔｅｍｂｅｒ２００９［文章编号］１０００\１８３２（２００９）０３\００５０\０５航空影像几何校正方法的研究程　红，王志强，张耀宇（空军航空大学特种专业系，吉林长春１３００２２）［摘　要］　研究了机载航空图像的几何校正．利用某新型军用侦察机试飞所获取的图像、定位和飞行姿态等数据，将三维投影变换引入几何校正模型中，推导出了对于同一地物在不同航片上的图像坐标变换关系，实现了图像的自动校正．通过对某地区实验飞行获取的５条航带图像进行几何校正和多航带镶嵌处理，效果理想．［关键词］　航空影像；三维投影变换；几何校正［中图分类号］　ＴＰ７５１　　　［学科代码］　５２０?６０　　　　［文献标识码］　Ａ０　引言航空摄影是航空侦察的传统手段之一，虽然成像雷达、红外成像等传感器在军事侦察中被广泛应用，但光学成像有不可取代的优点，在军事侦察领域仍发挥着重要的作用．由于军事侦察的特殊性，侦察相机所拍摄的照片往往是斜视影像，它与垂直照片影像特点明显不同，不能用普通的遥感图像处理软件进行后期处理，为此，必须对斜视影像进行几何校正后才能进行目标的量测和定位．本文对引起航空影像几何畸变的原因进行了分析，并针对传统的航空影像几何校正需要手工采集地面控制点、效率较低的问题，引入利用侦察飞机航拍时获得的飞机姿态角、高度和位置等已知条件进行三维投影变换的方法，实现了影像的自动校正．结果表明，通过几何校正可获得需要的正射影像，可以较好地用于图像的配准、融合和目标识别．１　航空图像几何畸变分析我军侦察飞机拍摄的原始可见光航空影像包含有严重的几何变形为两大类［２］［１］．引起这一变形的原因可以分：有规律、可预测的系统性因素和无规律可循的非系统性因素．系统性因素的特点是：对每幅遥感影像的影响都相同，可以应用数学公式或模型加以模拟、预测，并统一纠正；非系统畸变是事先不能预测、带有随机性质的畸变．对航空数码相机成像方式（如图１所示）而言，由于采用ＣＣＤ（电荷耦合器件）数码相机作为传感器，不存在像主点偏移、压片不平、胶片变形等问题．其系统性因素主要是侦察飞机航摄平台姿态角和飞行高度的变化．非系统性因素没有规律，无法预测．针对某新型军用侦察机航空拍摄系统的自身特点，经分析，引起航摄影像几何变形的因素主要有侦察飞机航摄平台姿态角的影响、飞行高度的影响和地形起伏的影响．这些影响因素使得所获航摄影像实际上是地面目标在航空摄像机坐标系中的中心投影．由于坐标系随着侦察飞机飞行状态的变化而变化，相同的地面目标在不同坐标系中的投影也不相同，所以我们必须把一系列相关的航摄影像先变换为同一坐标系下的影像，才能进行后续的如图像配准、融合等处理工［收稿日期］　２００９\０１\０５［基金项目］　国家自然科学基金资助项目（２０２４００３）．［作者简介］　程红（１９６９―），女，博士，教授，主要从事遥感图像信息处理研究．第３期程红，等：航空影像几何校正方法的研究５１作．由于地面坐标系在整个摄像过程中是不变的，而航空摄像机坐标系的参数也可以通过侦察飞机获得，所以地面坐标系可以作为统一坐标系；另外，由于侦察飞机执行任务时一般是中高空的航拍，因此拍摄区域内的地球表面可以近似地看成是一个平面，地面目标在地面坐标系中的投影不会发生变化，便于进行影像之间的镶嵌融合．２　图像的几何校正本文采用航摄影像的三维投影变换来对影像进行校正，把航摄影像变换为相同飞行高度下、镜头垂［３］直向下时的投影图像，我们称在该种情况下的影像为基准航摄图像，在这里我们认为航空摄像机与侦察飞机是一个整体．由于航空侦察飞机摄像平台姿态角和飞行高度的变化，拍摄的影像与实际地面目标之间有明显的形状差异，这样就产生了航摄图像的几何畸变．在进行后续图像处理之前，有必要把所获得的影像变换为相同航摄条件下的影像，这就需要获得航摄影像时飞机姿态角和飞机的飞行高度，在这些条件已知的情况下，即可实现对可见光航空影像的自动校正．２．１　航空摄像机姿态角的定义航空摄像机姿态角的定义如图２所示，坐标系Ｏ\ＸＹＺ为地面坐标系．坐标系ｏ\ｘｙｚ是以航空摄像机光心为原点，通过平移地面坐标系而得到的辅助坐标系．其中ｏ\ｘＳｙＳｚＳ为航空摄像机坐标系，航空摄像机坐标系中ｘＳ轴与辅助坐标系的ｘ轴的夹角ω定义为偏航角；航空摄像机坐标系中ｙＳ轴与辅助坐标系的ｙ轴的夹角φ定义为俯仰角；航空摄像机坐标系中ｚＳ轴与辅助坐标系的ｚ轴的夹角θ定义为滚转角．　　　　　　　　图１　航空数码相机成像方式　　　　　　　　　　图２　航空摄像机的姿态角定义２．２　三维投影变换为了坐标变换的方便，我们把地面坐标系和航空摄像机坐标系的原点都设在摄像机镜头的中心，如图３所示．其中Ｚ轴垂直于水平面，ｚＳ轴就是摄像镜头的光轴．显然，摄像机当前状态可以看成是由铅垂状态经过三次坐标旋转变换而得到的．这样，由铅垂摄像状态变换为摄像机当前状态的方式有６种，我们选择其中的一种即按照先偏航变换，而后俯仰变换，最后滚转变换，则每一次变换都是围绕新的中间坐标系的其中一个坐标轴进行旋转．基准航摄图像可以看做是地面实际目标在水平面上的投影，它是在地面坐标系的轴坐标相同的一个平面区域，且与地面实际目标具有等比例缩放关系．由侦察飞机所获得的航摄图像可以看成是地面实际目标在摄像机坐标系中的投影图像畅同样，基准航摄图像可以看成是地面实际目标在地面坐标系中的投影图像，所以基准航摄图像和航摄图像可以通过地面实际目标互相变换．如图３所示，在进行绕轴旋转坐标变换时，可得其变换步骤如下：偏航变换矩阵Ｔ１．首先将地面坐标系绕Ｚ轴旋转ω角度，使坐标系Ｓ\ＸＹＺ变为Ｓ\ｘ１ｙ１Ｚ，在坐标系的变换过程中，Ｚ坐标不变，其表达式为：ｘ１＝Ｘｃｏｓω＋Ｙｓｉｎω，ｙ１＝Ｙｃｏｓω－Ｘｓｉｎω，Ｚ＝Ｚ．（１）５２（１）式写成矩阵形式为Ｔ１＝东北师大学报（自然科学版）第４１卷ｘ１（２）ｙ１＝Ｚ俯仰变换矩阵Ｔ２．将Ｓ\ｘ１ｙ１Ｚ绕ｙ１轴旋转φ角度，使坐标系Ｓ\ｘ１ｙ１Ｚ变为Ｓ\ｘＳｙ１ｚ１，在坐标系的变换过程中，其表达式为：ｙ１坐标不变，ｘＳ＝Ｚｃｏｓφ－ｘ１ｓｉｎφ，ｙ１＝ｙ１，ｚ１＝ｘ１ｃｏｓφ＋Ｚｓｉｎφ．（３）式写成矩阵形式为ｘ１ｃｏｓφＴ２＝０（４）ｙ１＝ｙ１．ｓｉｎφｚ１Ｚ滚转变换矩阵Ｔ３．将Ｓ\ｘＳｙ１ｚ１绕ｘＳ轴旋转θ角度，使坐标系由Ｓ\ｘＳｙ１ｚ１变为Ｓ\ｘＳｙＳｚＳ，在坐标系的变换过程中，ｘＳ坐标不变，其表达式为：ｘＳ＝ｘＳ，－ｓｉｎφ００１ｃｏｓφ０ｙＳ＝ｙ１ｃｏｓθ＋ｚ１ｓｉｎθ，ｚＳ＝ｚ１ｃｏｓθ－ｙ１ｓｉｎθ．（５）式写成矩阵形式为（６）ｙＳｙ１．ｚＳｚ１所以由地面坐标系Ｓ\ＸＹＺ到摄像机坐标系Ｓ\ｘＳｙＳｚＳ的坐标变换矩阵为：１００－ｓｉｎφ０ｃｏｓφｃｏｓωｓｉｎω０Ｔ＝Ｔ３Ｔ２Ｔ１＝０ｃｏｓθｓｉｎθ０１０－ｓｉｎωｃｏｓω０．（７）０－ｓｉｎθｃｏｓｃｏｓφ０ｓｉｎφ００１经过矩阵Ｔ的变换，基准航摄图像中像素的地面坐标系坐标变为摄像机坐标系的坐标．然后，把基准航摄图像在摄像机坐标系中进行中心投影就可以获得摄像机拍摄的航空图像．由于在军用航空侦察飞机上的摄像设备都有自己的姿态定位设备（如三轴稳定平台、定位ＧＰＳ接收机等），那么就可以直接得到摄像机相对于地面坐标系的姿态，并进行上述坐标变换．经过（７）式的反变换，就可以将航空影像变换为基准航摄图像．Ｔ３＝ｘＳ１＝００００ｃｏｓθｓｉｎθ－ｓｉｎθｃｏｓｘＳ（５）ｘＳ（３）ｃｏｓωｓｉｎω０－ｓｉｎωｃｏｓω０００１ＸＹ．Ｚ３　灰度级插值校正后图像空间中像元输出像素通常被映射到输入图像中的非整数位置，即位于四个输入像素之［４］间．因此，为了获得与该位置相对应的灰度值，必须进行插值运算．常用的采样方法有最邻近法、双线［５\７］性内插法和三次卷积法．以上三种方法中，最邻近法计算量最小，内插精度也较低，但边缘平滑影响较小；三次卷积法内插精度高且带有边缘增强的效果，缺点是运算量大；双线性内插法的精度和计算量适中，并带有低通滤波效果，边缘受到一定的平滑作用．实际应用中当几何变形不太严重时，可使用双线性内插或者最邻近法，以节省计算量．本文中所采用的方法均为双线性插值法．４　航空影像几何校正实现过程我军目前研制的航空成像遥感系统以中高空侦察飞机为载体．其用于姿态控制与位置姿态测量的设备可提供以下主要参数：（１）定位ＧＰＳ坐标（经纬度）；（２）航高（海拔高度）；（３）地速（飞机相对地面移动的速度）；（４）航向角（飞机飞行方向与正北方位的夹角）；（５）偏航角（瞬间飞机长轴即纵轴与正北方位的夹角）；（６）侧滚角（飞机短轴即横轴与水平面的夹角）；（７）俯仰角（飞机长轴即纵轴与水平面的夹角）．［８］我们利用系统所提供的参数就可以实现航空影像的几何校正，具体过程为：步骤１　根据侦察飞机执行任务时所定的飞行高度（标准高度）和拍摄图像时的实际飞行高度，对摄影图像进行等比例缩放，使其变换为设定高度下的图像．如进行航拍时设定的飞行高度为１０００ｍ，而实际的飞行高度为１１００ｍ，则将图像放大１．１倍，即可把图像变换为标准高度下的图像．步骤２　进行坐标系的变换，根据侦察飞机的姿态角获得摄像机相对于地面坐标系的姿态，经过矩阵Ｔ的反变换，计算出该航摄图像在地面坐标系中的坐标，就可以从拍摄的航空图像获得基准航摄图像．步骤３　基准航摄图像集合中的像素经过反变换，得到其在航摄图像中的对应位置，利用双线性灰度插值算法解得该像素的灰度值，即可得到特定高度下的无几何畸变的基准航摄图像．　图３　航空摄像机坐标系与地面坐标系的关系　　　　　　　图４　未作几何校正处理的原始航空图像　　　　　　图５　经过几何校正处理的航空图像　　　　　　图６　经过几何校正处理后的镶嵌图像５　实验结果为了验证本文航空影像校正的实际效果，我们利用侦察飞机对某地区试飞所获取的数据，将５幅原始航带的图像（如图４所示）分别进行了几何校正．通过图５可以看到，单航带图像经过上述几何校正和图像插值处理后，基本消除了畸变，为多航带图像的镶嵌提供了保证．几何校正后多航带（５条航带）图像镶嵌效果如图６所示．［参　考　文　献］［１］　李英．空中摄影与摄影测量［Ｍ］．北京：海潮出版社，２００２：９３\１４２．［２］　郭得方．遥感图像的计算机处理和模式识别［Ｍ］．北京：电子工业出版社，１９８７：６０\１１６．［３］　冯国瑜，刘雨，李进杰．基于相机投影模型的航拍图像几何校正［Ｊ］．现代电子技术，２００７，３（２３）：７\９．［４］　王宏志，胡艳君，赵爽．一种混合噪声图像去噪平滑算法［Ｊ］．东北师大学报：自然科学版，２００８，４０（２）：３９\４２．［５］　朱述龙，张占睦．遥感图像获取与分析［Ｍ］．北京：科学出版社，２００２：４１\９７．［６］　戴昌达，姜小美，唐伶俐．遥感图像应用处理与分析［Ｍ］．北京：清华大学出版社，２００４：２０１\２２０．［７］　冯钟葵，刘建波．ＴＭ图像数字镶嵌的几何精度分析及镶嵌方法的探讨［Ｊ］．环境遥感，１９９６，１１：２９５\３０１．［８］　程红，王志强，张明．大倾斜航空照片的几何校正方法研究［Ｊ］．东北师大学报：自然科学版，２００７，３９（３）：３７\４０．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎｇｅｏｍｅｔｒｉｃｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆａｅｒｉａｌｉｍａｇｅｓＣＨＥＮＨｏｎｇ，ＷＡＮＧＺｈｉ\ｑｉａｎｇ，ＺＨＡＮＧＹａｏ\ｙｕ（ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＳｐｅｃｉａｌｔｙ，ＴｈｅＡｖｉａｔｉｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｉｒＦｏｒｃｅ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ１３００２２，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｅｒｏｒｅｃｏｎｎａｉｓｓａｎｃｅｐｌａｙｓａｎｉｍｐｏｒｔａｎｔｒｏｌｅｉｎｔｈｅｍｉｌｉｔａｒｙａｆｆａｉｒｓ．Ｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｒｅｃｔｉｆｉｃａ\ｔｉｏｎｏｆａｉｒｂｏｒｎｅｉｍａｇｅｉｓｓｔｕｄｉｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ．Ｗｉｔｈｔｈｅｉｍａｇｅｓ，ｐｏｓｉｔｉｏｎａｎｄａｔｔｉｔｕｄｅａｃｑｕｉｒｅｄｂｙｓｏｍｅｎｅｗｍｉｌｉｔａｒｙｓｃｏｕｔ，ｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅ\ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ\ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎｉｓａｐｐｌｉｅｄｔｏｔｈｅｍｏｄｅｌｏｆｇｅｏｍｅｔ\ｒｉｃｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ｔｈｅｔｒａｎｓｆｏｒｍｏｆｉｍａｇｅｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｒｅｌａｔｉｏｎｃａｎｂｅｉｍｐｌｅｍｅｎｔｅｄｉｎｄｉｆｆｅｒｅｎｔａｅｒｉａｌｉｍａ\Ｔｈｅｇｅｏｍｅｔｒｉｃｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｇｅｓａｂｏｕｔｔｈｅｓａｍｅｏｂｊｅｃｔａｎｄｔｈｅｉｍａｇｅａｕｔｏｍａｔｉｃｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｓｒｅａｌｉｚｅｄ．ａｎｄｔｈｅｍｏｓａｉｃｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇｏｆｆｉｖｅｌｉｎｅｓｏｆｉｍａｇｅｓｉｎｔｅｓｔｆｌｉｇｈｔｉｎｓｏｍｅａｒｅａｓｈａｖｅｙｉｅｌｄｅｄａｎｉｄｅａｌｅｆｆｅｃｔ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｅｒｉａｌｉｍａｇｅ；ｔｒａｎｓｆｏｒｍａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅ\ｄｉｍｅｎｓｉｏｎ\ｐｒｏｊｅｃｔｉｏｎ；ｇｅｏｍｅｔｒｉｃｒｅｃｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ（责任编辑：陶　理）包含各类专业文献、幼儿教育、小学教育、专业论文、生活休闲娱乐、外语学习资料、应用写作文书、文学作品欣赏、高等教育、各类资格考试、航空影像几何校正方法的研究24等内容。
　图像解译是进一步研究图像中个目标的性质、 特征和...图像几何校正将图像数据投影到平面上,使其符合地图...不论是航空还是航天影像,几何纠正的一般步骤是 数据... 　环境小卫星多光谱数据FLAASH精确大气校正方法_天文/地理...波段范围:卫星图像:400-2500nm,航空图像:860nm-...有很多背景值, 比如经过几何校正的整景 TM 影像。... 　法原理比较直观,使用上较为 灵活且可以用于各种类型的图像,因而遥感图像几何纠正...航空影像正射校正 Landsat Lantsat 卫星图像正射校正 Spot Spot 卫星图像正射... 　三维建筑物的国内外研究可从地球信息科学的 摄影测量...的几何知识构模出多面体对象 [7] 模型的方法 等....除采用偏移参数外,还引入影像变形参数 和辐射校正. ... 　铝合金表面氮化层组织与性能的研究 赵运强 73. 宪制几何构型氮C杂环卡宾稀土...基于 TM 影像数据的居民地信息提取 星载 sar 成像斜地校正方法研究 不同砂土... 　选择适当的波段进行合成 选取控制点进行几何校正并且进行投影 图像拼接后进行切割...南京,上海,北京等城市都曾应用卫星遥感图像和航空遥感图像相结合的办 法来研究... 　通过对信息的处理和分析研究,揭示出物体 的特征、...几何校正:几何畸变:遥感图像在获取过程中,由于多各...目视解译是岩性解译的基本方法 2、航空相片是目 ... 　它是由模拟地图经扫描、几何纠正及色彩归化后,形成...市级基础地理 信息系统及其数据库的设计和试验研究。...也可以利用数字摄影测量方法,直接从航空摄影影像采集... 　84-95 年中,应用航空遥感数据和 TM 数据开展了...动态监测研究中, 主要的数据源有遥 感图像数据、...因此,我们只需进行几何精校正。它的方法是首先选取...扫描坐标转换为像平面坐标_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
评价文档：
扫描坐标转换为像平面坐标
摄​影​测​量​中​将​扫​描​坐​标​转​换​为​像​平​面​坐​标​实​验​报​告
阅读已结束，如果下载本文需要使用
想免费下载本文？
把文档贴到Blog、BBS或个人站等：
普通尺寸(450*500pix)
较大尺寸(630*500pix)
你可能喜欢航片的配准解译与空间实体几何参数的提取_百度文库
两大类热门资源免费畅读
续费一年阅读会员，立省24元！
评价文档：
航片的配准解译与空间实体几何参数的提取
阅读已结束，如果下载本文需要使用
想免费下载本文？
把文档贴到Blog、BBS或个人站等：
普通尺寸(450*500pix)
较大尺寸(630*500pix)
你可能喜欢我光碟下载的大航海时代4怎么没有坐标现示_百度知道
我光碟下载的大航海时代4怎么没有坐标现示
提问者采纳
你需要有测量员，而且在7大海域之外的地方测量员的测量术要高于200.还有问题欢迎来百度大航海时代吧提问～
其他类似问题
为您推荐：
您可能关注的推广
大航海时代4的相关知识
其他3条回答
总监正解怀念路过拿2分走人~
没有测量员，在甲板上放个测量员就好了
找测量员............
等待您来回答
下载知道APP
随时随地咨询
出门在外也不愁