正地貌遙感影像圖製作方法
2023-12-02 17:12:51
專利名稱：正地貌遙感影像圖製作方法
技術領域：
本發明涉及遙感圖像的精糾正、圖像的配準、信息增強、數據融合及圖幅整飾，屬於遙感圖像處理及製作領域。
背景技術：
隨著數字城市、數字國土和數字地球等一系列地理信息系統的實施與發展，遙感圖像以其所含的豐富信息量和直觀的表達，越來越受到普遍重視，越來越為不同領域、不同階層的人所利用。但傳統的遙感影像圖，在目視判讀中多造成錯覺，特別是沒有遙感背景知識的人往往把河流看成山脊、把山脊看成河流，應用起來給人們造成很大的麻煩。而以數字高程模型(DEM)為高程的三維遙感影像雖有很大的優越性，但在描述二維信息方面很不方便。多年來，遙感製圖者，總是希望把遙感圖製作成符合人類視覺習慣的正地貌影像圖，更好地服務於社會。該發明正是解決了這一製圖方法。
發明內容
本發明正是針對傳統遙感影像圖(負遙感影像)和基於DEM的三維遙感影像圖的一些不足，提供了一套正地貌遙感影像圖製作技術。
本發明包括如下內容1、遙感圖像的精糾正遙感圖像的精糾正根據遙感影像獲取時太陽的入射角、地形地貌特徵，選用多項式或物理模型進行糾正。
2、遙感地貌因子圖像的生成(1)多源遙感圖像地貌因子的確定對於美國陸地衛星5號星專題製圖儀(TM)圖像通過主成分分析把反映地貌特徵的組分作為地貌組分圖像；對於美國陸地衛星7號星專題製圖儀ETM圖像，通常把全色波段作為地貌因子；對於多光譜與高解析度進行融合的圖像，通常把高解析度的全色波段作為地形因子。
(2)正地貌因子圖像的形成利用遙感遙影像獲取時太陽的方位角、入射角參數，通過輻射及陰影糾正形成正地貌因子。其算法如下
G(X，Y)＝K*COS(γ)/sin(θ)*G′(x，y)其中G(X，Y)為正地貌因子的灰度值G』(x，y)為原始地貌因子的灰度值θ為原始的入射角γ為原始的方位角K為改正係數3、數據配準配準方式可採用相對配準或絕對配準。相對配準是以某一圖像為基準，經過坐標變換和插值，使其它圖像與之配準。絕對配準是將所有的圖像校正到統一的坐標系。
4、數據融合正地貌遙感影像圖是多光譜圖像(光譜信息)和正地貌因子(地貌信息)利用IHS變換進行融合而成。
5、遙感圖整飾在有關的遙感圖像處理軟體中進行公裡格網和注跡的添加及其他整飾，輸出成圖。該發明(見圖1)的特點是1、把傳統的衛星圖像轉換成符合實際地形特徵的立體顯示；2、圖像的生成僅依賴於原始衛星圖像，無需DEM數據；3、進一步提高衛星影像的目視解譯效果；3、加快遙感解譯速度；4、可實現多種比例尺成圖，適於第四紀地貌、土地監測、地質災害、地質找礦、水文勘測以及軍事等領域生產應用與研究。
圖1為某地區傳統遙感影像圖；圖2為同一地區正地貌遙感影像圖其中①山脊 ②河流
具體實施例方式
下面結合附圖對本發明的技術實施方案作進一步描述。
1、遙感圖像的精糾正遙感圖像在成像時，由於成像投影方式、傳感器外方位元素變化、傳感介質的不均勻、地球曲率、地形起伏、地球旋轉等因素的影響，使獲得的遙感圖像相對於地表目標存在一定的幾何變形，圖像上的幾何圖形與該物體在所選定的地圖投影中的幾何圖形產生差異，產生了幾何形狀或位置的失真。主要表現為位移、旋轉、縮放、仿射、彎曲和更高階的歪曲，只有消除這種差異，才能產生一幅符合某種地圖投影或圖形表達要求的新圖像。
遙感圖像的精糾正將根據遙感影像獲取時太陽的入射角、地形地貌特徵，分別選用多項式或物理模型進行糾正。
2、遙感地貌因子圖像的生成我們知道客觀世界在影像上是通過其色、形兩個方面來表達的。色指影像的色調、顏色、陰影等，其中色調與顏色反映了影像的物理性質，是地物電磁波能量的記錄，而陰影則是地物三維空間特徵在影像色調上的反映；形指影像的圖型結構特徵，如大小、形狀、紋理結構、圖型格式、位置、組合等。它是色調、顏色的空間排列，反映了影像的幾何性質和空間關係。陰影是因光源傾斜照射，地物自身遮擋而造成影像上的暗色調。由於我國大部分領土在北回歸線以北，日照主要來自南方，所以陰影是落在山的北側，與一般人對於光影應該在物體下方的立體視覺習慣正好相反，因此要改變影像的三維空間特徵在影像上的表現，需從陰影入手，通過改變光源的入射方向、入射角，近而實現改變影像三維空間特徵立體顯示效果。
(1)多源遙感圖像地貌因子的確定A、對於TM圖像利用可見光波段即波段1、波段2、波段3進行信息重組，把反映地貌特徵的組分作為地貌因子。通常採用主成分分析，一般PC1反映地貌信息。
B、於ETM圖像，通常把全色波段作為地貌因子。
C、對於多光譜與高解析度進行融合的圖像，通常把高解析度的全色波段作為地形因子。
(2)正地貌因子圖像的形成利用遙感影像成像時太陽的方位角、入射角參數，通過輻射及陰影糾正形成正地貌組分圖像。其算法如下G(X，Y)＝K*COS(γ)/sin(θ)*G′(x，y)其中G(X，Y)為正地貌組分圖像的灰度值G』(x，y)為原始地貌圖像的灰度值θ為原始的入射角，γ為原始的方位角K為改正係數3、數據配準在進行正地貌遙感影像圖的製作過程中要涉及到不同時相、不同解析度的遙感數據，只有進行影像配準，才能將同一地區不同傳感器、不同日期、不同波段或傳感器在不同位置獲取不同特性的影像在幾何上互相匹配，實現影像與影像間地理坐標及像元空間解析度上的統一。
配準方式可採用相對配準或絕對配準。相對配準是以某一圖像為基準，經過坐標變換和插值，使其它圖像與之配準。絕對配準是將所有的圖像校正到統一的坐標系。
4、數據融合數據融合即是將多源遙感數據在統一的地理坐標系中，採用一定的算法生成一組新的信息或合成圖像的過程。對正地貌遙感影像圖而言，圖像融合主要是獲取多光譜圖像的光譜信息(即低頻信息)和地形因子的空間信息(即高頻信息)。融合時，地形因子的空間信息和光譜信息均被融入融合後的圖像，所以要使融合圖像保持多光譜圖像的色彩，就要抑制地形因子的低頻信息對融合後正地貌遙感影像圖的幹擾。通常採用高通濾波對地形因子圖像的低頻信息進行過濾。
然後利用IHS變換進行融合。
首先將多光譜圖像由RGB空間正變換到IHS空間，利用地形因子替換I，再反變換到RGB空間。其算法如下正變換I＝R+B+G H＝(G-B)/(I-3B) S＝(I-3B)/I反變換R＝I*(1-2S-3SH)/3 G＝I*(1-S-3SH)/3 B＝I*(1-S)/35、遙感圖整飾在有關的遙感圖像處理軟體中進行裡格網和注跡的添加及其他整飾，輸出成圖。
權利要求
1.一種正地貌遙感影像圖製作方法，其特徵在於包括如下步驟1)感圖像的精糾正，形成一幅符合某種地圖投影或圖形表達要求的新圖像。2)正遙感地貌因子圖像的生成，根據不同類型的遙感數據選者遙感地貌因子圖像，根據遙感數據獲取時太陽的方位角、入射角參數，通過輻射和陰影糾正形成正遙感地貌因子圖像。3)數據配準，實現同一地區不同傳感器、不同日期、不同波段或傳感器影像與影像間地理坐標及像元空間解析度上的統一。4)數據融合，採用高通濾波過濾地形因子的低頻信息。然後利用IHS變換進行融合形成符合人們視覺習慣的正地貌遙感遙感影圖。5)遙感圖整飾，在有關的遙感圖像處理軟體中進行公裡格網和注跡的添加及其他整飾，輸出成圖。
2.如權利要求1所說的正地貌遙感影像圖製作方法，其特徵在於形成正遙感地貌因子圖像的計算公式為G(X，Y)＝K*COS(γ)/sin(θ)*G′(x，y)其中G(X，Y)為正地貌因子的灰度值G』(x，y)為原始地貌因子的灰度值θ為原始的入射角γ為原始的方位角K為改正係數
全文摘要
正地貌遙感影像圖製作方法是根據傳統的遙感製圖方法，利用遙感數據獲取時太陽的方位角、入射角，通過輻射和陰影糾正形成正地貌因子，然後通過數據融合形成符合人們視覺習慣的正地貌遙感影像圖。其特點是圖像的生成僅依賴於原始衛星數據，無需DEM，可實現多種比例尺成圖，適於第四紀地貌、土地監測、地質災害、地質找礦、水文勘測以及軍事等領域生產應用與研究。
文檔編號G03B41/00GK1690844SQ20041003763
公開日2005年11月2日 申請日期2004年4月28日 優先權日2004年4月28日
發明者張守林, 付水興, 王潤生, 李恭, 何厚強 申請人:中國有色金屬工業總公司北京礦產地質研究所