correction

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实验二遥感图像的几何校正

实验目的：

通过实习操作，掌握遥感图像几何校正的基本方法和步骤，深刻理解遥感图

像几何校正的意义。

实验内容：ERDAS软件中图像预处理模块下的图像几何校正。

几何校正就是将图像数据投影到平面上，使其符合地图投影系统的过程。而

将地图投影系统赋予图像数据的过程，称为地理参考（Geo-referencing）。由于所

有地图投影系统都遵循一定的地图坐标系统，因此几何校正的过程包含了地理参

考过程。

1、图像几何校正的途径

ERDAS图标面板工具条：点击DataPrep图标，→ImageGeometricCorrection→

打开SetGeo-CorrectionInputFile对话框（图2-1）。

ERDAS图标面板菜单条：Main→DataPreparation→ImageGeometric

Correction→打开SetGeo-CorrectionInputFile对话框（图2-1）。

图2-1SetGeo-CorrectionInputFile对话框

在SetGeo-CorrectionInputFile对话框（图2-1）中，需要确定校正图像，有

两种选择情况：

其一：首先确定来自视窗（FromViewer），然后选择显示图像视窗。

2

其二：首先确定来自文件（FromImageFile），然后选择输入图像。

2、图像几何校正的计算模型（GeometricCorrectionModel）

ERDAS提供的图像几何校正模型有7种，具体功能如下：

表2-1几何校正计算模型与功能

模型功能

Affine

图像仿射变换（不做投影变换）

Polynomial

多项式变换（同时作投影变换）

Reproject

投影变换（转换调用多项式变换）

RubberSheeting

非线性变换、非均匀变换

Camera

航空影像正射校正

Landsat

Lantsat卫星图像正射校正

Spot

Spot卫星图像正射校正

3、图像校正的具体过程

实习的内容为用一景已经纠正好的影像作为参考纠正一景原始影像。

实验数据：

给定一景Atlanta的TM多光谱原始影像，参照影像为已经纠正好的Atlanta

的ETM＋全色波段影像。

对TM影象进行多项式纠正。以ERDAS软件为例说明纠正的流程。

第一步：显示图像文件（DisplayImageFiles）

首先，在ERDAS图标面板中点击Viewer图表两次，打开两个视窗

（Viewer1/Viewer2），并将两个视窗平铺放置，操作过程如下：

ERDAS图表面板菜单条：Session→TitleViewers

然后，在Viewer1中打开需要校正的Lantsat图像：

在Viewer2中打开作为地理参考的校正过的SPOT图像：

（或校正学校航空影像：

在Viewer1中打开需要校正的学校航空影像：

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在Viewer2中打开作为地理参考的校正过的IKONOS图像：

）

第二步：启动几何校正模块（GeometricCorrectionTool）

Viewer1菜单条：Raster→GeometricCorrection

→打开SetGeometricModel对话框（2-2）

→选择多项式几何校正模型：Polynomial→OK

→同时打开GeoCorrectionTools对话框（2-3）和PolynomialModelProperties

对话框（2-4）。

在PolynomialModelProperties对话框中，定义多项式模型参数以及投影参

数：

→定义多项式次数（PolynomialOrder）:1

→定义投影参数：（PROJECTION）:略

→Apply→Clo

→打开GCPToolReferenSetup对话框（2-5）

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图2-2SetGeometricModel对话框

图2-3GeoCorrectionTools对话框

图2-4PolynomialProperties对话框

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图2-5GCPToolReferenSetup对话框

第三步：启动控制点工具（StartGCPTools）

图2-6ViewerSelectionInstructions

首先，在GCPToolReferenSetup对话框（图2-5）中选择采点模式：

→选择视窗采点模式：ExistingViewer→OK

→打开ViewerSelectionInstructions指示器（图2-6）

→在显示作为地理参考图像panAtlanta,img的Viewer2中点击左键

→打开referenceMapInformation提示框（图2-7）；→OK

→此时，整个屏幕将自动变化为如图2-8所示的状态，表明控制点工具被启

动，进入控制点采点状态。

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图2-7referenceMapInformation提示框

图2-8控制点采点

第四步：采集地面控制点（GroundControlPoint）

控制点的选择是几何纠正的关键。

步骤如下：

①Viewer1中选择明显点

移动连接框，寻找明显地物点如道路交叉点，在GCPTOOL中点击，进

入GCP选择状态，光标显示为十字，表示可以选择同名点，在Viewer3中明显点

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上点左键，在GCP数据记录表中显示该点的图像坐标。

②在Viewer2中的选择同名点

在Viewer2中移动连接框，到与Viewer3中对应的同名点位置，在GCPTOOL

中点击，在Viewer4中明显点上点左键，系统在GCP数据记录表中自动显示

该点的地面坐标。(图2-9)

在主窗口和放大窗口中系统会显示GCP#1，表示选择的第一对同名点，其颜

色可以在GCPTOOL中重新设定。此时GCPTOOL显示为：

XInput:图像坐标，XRef:地面坐标，Point#:点号，Color:显示的颜色

图2-9

根据多项式纠正的要求，同名点对至少要在7对以上，重复1，2两个步骤，

直到选择的控制点数满足纠正的数量要求。当选择了六对同名点后，第七个及以

上同名点的选择：只需在Viewer1中选择一个明显点，其同名点会在Viewer1中自

动显示，如果位置有误差，可以用鼠标左键调整点位，确保选择的是同名点。(图

2-10)

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图2-10

共选择8个同名点对，系统自动计算得到单点误差和其贡献，此时在GCP

TOOL中显示的内容有：

同名点点号PointID#：共选择8个，点号为1---8；颜色Color：GCP在窗口

中显示的颜色，这里用红色；图像坐标Xinput：Yinput，指需要纠正的图像的像

点坐标；对应的同名点地面坐标XRef.，YRef.；同名点类型Type：控制点Control；

模型计算后地面控制点的残差XResidual，YResidual；每个地面点中误差RMS

Error；每个点的贡献Contrib，及匹配程度Match。

当控制点数量超过7个时，点击∑，后面四项由模型自动计算得到；全部控制

点平差后的精度显示在右上角，只有当Total小于一个像元时，才满足纠正精度要

求，继续后面的重采样(图2-11).

图2-11

第五步：采集地面检查点（GroundCheckPoint）

以上采集的GCP的类型均为控制点，用于控制计算，建立转换模型及多项式

方程，。下面所要采集的GCP类型是检查点。

检查点的选取是为了验证控制点的精度，首先设置点的类型为Check，Edit/Set

PointType/Check，然后按照前面选择控制点的方法选择检查点。选四个控制点，

点击，在相应的栏内显示检查点的残差(图2-12)：

图2-12

检查点的残差显示为

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其精度在一个像素之内，所以原先选择的8个控制点的精度满足要求。

第六步：计算转换模型（ComputeTransformation）

在控制点采集过程中，一般是设置为自动转换计算模型。所以随着控制点采

集过程的完成，转换模型就自动计算生成。在Geo-CorrectionTools对话框中，点

击DisplayModelProperties图标，可以查阅模型(图2-13)。

一般在选择好控制点后系统自动计算变换参数。或者在多项式纠正模型参数

对话框选择Transformation。显示多项式中a,b的值

图2-13

至此就完成了多项式纠正的参数计算部分。退出该模块时，系统会提示对有

关文件做好保存。

第七步：图像重采样（ResampletheImage）

重采样过程就是依据未校正图像的像元值，计算生成一幅校正图像的过程。

原图像中所有删格数据层都要进行重采样。

ERDASIMAGE提供了三种最常用的重采样方法（略）。

图像重采样的过程：

首先，在几何纠正工具GeoCorrectionTools(图2-14)中选择ImageResample图

标,打开重采样对话框(Resample)(图2-15)。

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图2-14Geo-CorrectionTools对话框

然后，在重采样对话框(Resample)中，定义重采样参数；

→输出图像文件名（OutputFile）:

→选择重采样方法（ResampleMethod）:NearestNeighbor

→定义输出图像范围：

→定义输出像元的大小：

→设置输出统计中忽略零值:

→定义重新计算输出缺省值：

在对话框里（OutputFile）输入纠正以后的图像文件名，该对话框显示了输出

图像的大小行数（Numberrows）列数(NumberColumns)，输出图像左上角的地面

坐标(LUX,ULY)以及右下角的地面坐标(LRX,LRY)。输出像元的地面大小(Output

CellSizes)，确定参数后点击OK，出现重采样的状态条(图2-16)：

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图2-16重采样状态条

当PercentDown为100%时，说明重采样已经完成。

第八步：保存几何校正模式（SaverectificationModel）

在Geo-CorrectionTools对话框中点击Exit按钮，推出几何校正过程，按照系

统提示，选择保存图像几何校正模式，并定义模式文件，以便下一次直接利用。

第九步：检验校正结果（VerifyrectificationResult）

基本方法：同时在两个视窗中打开两幅图像，一幅是矫正以后的图像，一幅

是当时的参考图像，通过视窗地理连接功能，及查询光标功能进行目视定性检验。

在计算参数时已经利用检查点做了验证，现将纠正后的TM图像与作为参考

图像的SPOT图像关联起来，通过人工比较来验证结果。在两个窗口中分别打开

SPOT和TM图像(图2-17)。

图2-17显示图像

然后点击鼠标右键，弹出菜单(图2-18)：

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图2-18

选择/unlink，表示连接两幅图像。弹出提示框(图2-19)

图2-19提示框

提示在要连接的窗口中点击鼠标，将两个窗口关联起来。点击视窗按扭条中

的+，移动光标检查两边的位置是否对应。如果两边对应，说明纠正图像满足要求。

对纠正可能出现的结果要能正确分析。如果总体精度不能满足纠正要求，其原因

可能有：如果总体精度不能满足纠正要求，其原因可能有：多项式次数不能满足

纠正要求；控制点选择不符合要求：分布不均匀，或者选点精度不符合要求，甚

至选错；地形起伏引起的投影差超限；参考坐标精度有问题；模型有问题，需要

用共线方程纠正。

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实验三遥感图像的镶嵌

实验目的：

通过实验使学生进一步熟练ErdasImagine的基本操作，理解遥感图像几何处

理的基本概念和图像镶嵌的原理，了解遥感图像镶嵌的基本过程，基本掌握利用

实验中所选软件进行遥感图像镶嵌的操作方法和流程。

实验内容：

每位同学独立完成实验中遥感图像的镶嵌工作任务，完成镶嵌后图像拼接处

的接合效果评价，分析影响拼接效果的因素，按照实验要求认真完成实验结果的

分析和实验报告的撰写。

实验数据：

本实验分为卫星影像的镶嵌和航空影像的镶嵌。用于卫星影像的镶嵌数据

是:wasia1_,wasia2_,wasia3_；用于航空影像的镶嵌数据为

air_photo_和air_photo_。

一、航空影像的镶嵌

1、镶嵌准备工作

启动ERDASIMAGINE程序,点击Viewer图表两次,同时打开两个窗口

(Viewer#1和Viewer#2),并将窗口平铺排列(View→TieViewers),然后在Viewer#1窗

口中显示图像air_photo_,在Viewer#2窗口中显示图像air_photo_.

2、自动图像镶嵌工具

图像镶嵌工具可以通过两种途径启动:

ERDAS图标面板工具条：点击DataPrep图标→Data

Preparation→MosaicImagine→打开MosaicTool对话框（图3-1）。

ERDAS图标面板菜单条：Main→DataPreparation→MosaicImagine→打开

MosaicTool对话框（图3-1）

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图3-1MosaicTool对话框

3、设置输入图像范围

在Viewer#1菜单条单击AOI→Tool命令,打开AOITool图标面板(图3-2),

图3-2AOITool图标面板

单击Polygon图标,在Viewer#1中沿着air_photo_外轮廓绘制多边

形AOI(图3-3),

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图3-3绘制AOI

将多边形AOI保存在文件中(),即在Viewer#1窗口中单击

File→Save→AOILayerAs(图3-4)

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图3-4保存AOI

在弹出的SaveAOIas对话框中设置好路径与文件名template(图3-5),单击OK.

图3-5确定保存路径与名称

4、加载Mosaic图像

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在MosaicTool工具条单击AddImages图标,打开AddImagesforMosaic对

话框(图3-6)

图3-6AddImagesforMosaic对话框

在AddImages对话框中选中文件air_photo_,然后单击ImageAreaOptions

选项卡(图3-7),

图3-7

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选择TemplateAOI,单击Set按钮,弹出ChooAOI对话框,在ChooAOI对

话框中选择AOIFile,将第三步保存好的aoi文件加载进来(图3-8).

图3-8

单击OK,回到AddImages对话框,再单击OK完成(图3-9)

图3-9加载图像

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用同样的方法将air_photo_图像加载进来(图3-10)

图3-10加载图像

5、确定相交的区域

在MosaicTool工具条中单击SetInterctionMode图标,则会显示两张图像

相交的区域(图3-11)

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图3-11确定相交区域

单击两图像的相交区域,则相交区域的边界就会以黄色高亮显示(图3-12)

图3-12高亮显示相交区域

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6、绘制裁切线

在MosaicTool工具条中单击CutlineSeletionViewer图标,自动弹出窗口

Viewer#3,窗口中显示两图像的相交区域(图3-13)

图3-13

在AOI工具面板中选择CreatePolylineAOI图标,当鼠标移动到Viewer#3

窗口中时,鼠标自动变成十字形,在图像中绘制现状AOI,双击结束(图3-14).

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图3-14绘制现状AOI

在MosaicTool窗口中单击AOICutline图标,弹出ChooCutlineSource对

话框，在ChooCutlineSource对话框中选择AOIfromViewer和Applycutlinesto

lectedregiononly(图3-15).

图3-15

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单击OK,弹出一个提示对话框,选择”是(YES)”,这时裁切线就会以红色高亮显

示(图3-16)

图3-16

单击OverlapFunction图标,打开SetOverlapFunction对话框(图3-17).

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图3-17SetOverlapFunction对话框

在SetOverlapFunction对话框中选择相交类型(InterctionType)为Cutline

Exists,在功能选择(FeatheringOptions)中选择Feathering,单击Apply应用,然后单击

Clo关闭对话框.

7、定义输出图像

在MosaicTool窗口中单击设置输出图像模式(SetOutputMode)图标,激活

输出模式,在MosaicTool窗口中单击输出图像设置(OutputOptions)图标,打开

OutputImageOptions对话框(图3-18).

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图3-18OutputImageOptions对话框

在OutputImageOptions对话框中,在DefineOutputMapArea(s)下面选择

UnionofAllInputs,其他采取默认设置,单击OK按钮完成。

8、运行镶嵌功能

在MosaicTool窗口中,选择Process→RunMosaic,打开图像输出对话框,在图像

输出对话框File选项中设置好保存路径,并输入图像名称(图3-19).

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图3-19图像输出对话框

单击OutputOptions选项,确定输出图像区域(Output)为All,确定忽略输入图像

值(IgnoreInputValue)为0,确定输出图像背景值(OutputBackgroundValue)为0,选中

StatsIgnoreValue,输入数值0,即忽略输出统计值(图3-20).

图3-20图像输出对话框

单击OK按钮,关闭RunMosaic对话框,运行图像镶嵌.弹出运行进度显示框(图

3-21),当PercentDown为100%时表示运行完成,单击OK.

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图3-21运行进度显示框

9、镶嵌图像结果显示,

在ERDAS面板上单击Viewer图标,打开一个窗口,在这个窗口中打开镶嵌好的

图像(图2-22)

图2-22查看镶嵌好的图像

10、退出Mosaic工具

在MosaicTool菜单条单击File→Clo命令,系统提示是否保存Mosaic设置,

单击NO按钮,关闭MosaicTool窗口,退出Mosaic工具.

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二、卫星影像的镶嵌

第一步：打开镶嵌（Mosaic）工具

在Erdas图标面板上选择

DataPreparation菜单打开：

选择MosaicImages…，镶嵌工具视图打开：

选DataPreparation菜单下的clo让菜单从桌面上消失

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第二步：向MosaicTool中添加要镶嵌的图像

在MosaicTool工具栏中选增加图像图标，弹出

选择所需的实验数据wasia1_,wasia2_,andwasia3_后

再选ImageAreaOptions选项卡，并选中ComputeActiveArea，Set…中保持默认，

单击OKOK退出

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加载图像后如下：

第三步：校正影像

单击打开ColorCorrections对话框

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选择UHistogramMatching，单击Set...后并选择匹配方法和直方图类型如下

单击OK关闭HistogramMatching，单击OK关闭ColorCorrections

回到MosaicTool视图，单击（选择交互模式）

单击（选择覆盖函数）打开

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保持默认选择，依次单击Apply,Clo,关闭SetOverlapFunction对话框。

第四步：运行并保存

单击（设置输出图像模式）

单击（运行并保存）打开OutputFileName对话框并输入输出文件名，放在

自己能找见的文件夹下