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卫星图像的数字镶嵌(一)

2014-02-28 10:55阅读:

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  在遥感应用中常遇到,待研究分析的区域很大,或者感兴趣的目标对象延伸分布很广,涉及多景遥感图像;有时工作地区研究对象的范围并不大,但恰好处于几幅图像的交界处。在这些情况下,如能把涉及的图像镶嵌起来,形成一个较协调、均衡的整体,就便于更好地进行统一处理、分析、解译与研究,这样既能提高工作效率,又可保证成果质量。
  航空摄影测量在其长期的应用实践中,发展了一套成熟的图像手工镶嵌与光学镶嵌技术。20世纪70年代卫星遥感刚兴起时,基本上沿袭这套技术进行卫星图像的镶嵌。然而,手工或光学镶嵌图像不仅费工、耗材、效率不高,也难于保证质量,容易产生因感光材料涨缩、曝光条件差异等造成的影像错位、色调不均、接缝线明显等弊端;且更重要的是由于相邻图幅在放像制作过程中难免产生比例尺的不一致,彼此间总有可能出现影像错位(对于大范围镶嵌,边缘图幅可能出现明显的错位),很容易产生界线延伸、连接上的误导,从而影响遥感影像处理分析和解译的质量和可信性。20世纪90年代以来,数字图像处理系统逐步普及,具备了发展以图像数字镶嵌处理技术来取代手工与光学镶嵌处理的条件。用数字镶嵌处理技术进行遥感影像镶嵌将大大改善镶嵌影像的质量,为后期的影像处理应用创造良好的基础。
  随着遥感应用水平的不断提高与应用领域的不断扩展,特别是全球变化监测等项目的实施,要求大范围多景卫星图像进行数字镶嵌的任务逐步增多,使之构成遥感图像应用处理技术的重要内容之一。遥感影像的数字镶嵌处理是要将具有地理参考的若干相邻影像合并成一幅或一组影像,需要镶嵌的输入影像必须含有地图投影信息,或者说输入影像必须经过几何校正处理或进行过校正标定。虽然所有的输入影像可以具有不同的投影类型、不同的像元大小,但必须具有相同的波段数。在进行影像镶嵌时,需要确定一幅参考图像,参考图像将作为输出镶嵌影像的基准,决定镶嵌影像的对比度匹配以及输出影像的地图投影、像元大小和数据类型。
  当工作区域范围不很大,需要参与镶嵌的卫星图像不超过似十字状分布的5幅或方阵形分布的9幅图像时,都可视为小区域镶嵌,比较容易操作。但要保证镶嵌质量,使得镶嵌出的图像几何保真度高,畸变小,既没有漏缝,也没有重叠,正好覆盖全区,而且色调自然匀称,看不出明显的
拼接痕迹也属不易,需认真掌握一定的技术。
  数字镶嵌的一般工作程序和内容
  1)准备工作 首先要根据研究对象和专业要求,挑选合适的遥感影像数据。在镶嵌时,应尽可能选择成像时间和成像条件接近的遥感影像,以减轻后续的色调调整工作。磁带选定后,就需要输入到影像处理设备中,对各幅影像分波段进行显示,审查影像是否有条带以及什么类型的条带,同时了解各幅影像间色调的差异等,据此制定出下一步处理的计划和内容。
  2)预处理工作 预处理工作主要包括辐射校正、去条带与斑点和几何校正。
  3)确定实施方案 在进行多幅影像的镶嵌时,镶嵌方案的确定是较为重要的。镶嵌实施方案确定得好,可以节省时间和工作量,否则可能会增加不必要的工作量。为此,首先应确定标准像幅,标准像幅往往选择处于研究区中央的影像,以后的镶嵌工作都以此影像作为基准进行;其次确定镶嵌的顺序,即以标准像幅为中心,由中央向四周逐步进行。值得注意的是,镶嵌工作的着眼点是全部待镶嵌的影像,而落脚点却总是两幅相邻影像间的镶嵌。
  4)重叠区确定 遥感影像镶嵌工作的进行主要是基于相邻影像的重叠区。无论是色调调整,还是几何镶嵌,都是将重叠区作为基准进行的。重叠区确定得是否准确直接影响到镶嵌的效果。
  5)色调调整 色调调整是遥感影像数字镶嵌技术中的一个关键环节。不同时相或成像条件存在差异的影像,由于要镶嵌的影像辐射水平不一样,影像的亮度差异较大,若不进行色调调整,镶嵌在一起的几幅影像,即使几何位置配准很理想,重叠区复合的很好,但镶嵌后的两边影像的色调差异明显,接缝线十分突出,既不美观,又影响对地物专业信息的分析与识别,降低应用效果。另外,成像时相和成像条件接近的影像,也会由于遥感器的随机误差造成不同像幅的影像色调不一致,从而影响应用的效果。因此必须进行色调调整这一工作。
  6)影像镶嵌 在重叠区已确定和色调调整完毕后,即可对相邻影像进行镶嵌了。所谓镶嵌就是在相邻两幅待镶嵌影像的重叠区内找到一条接缝线(接缝线)。接缝线的质量直接影响镶嵌影像的效果。在镶嵌过程中,即使对两幅影像进行了色调调整,但两幅影像接缝处的色调也不可能完全一致,为此还需对影像的重叠区进行色调的平滑(亮度镶嵌),这样才能在镶嵌后的影像中无接缝存在。
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