專利名稱：正地貌遙感影像圖制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及遙感圖像的精糾正、圖像的配準(zhǔn)、信息增強(qiáng)、數(shù)據(jù)融合及圖幅整飾，屬于遙感圖像處理及制作領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字城市、數(shù)字國(guó)土和數(shù)字地球等一系列地理信息系統(tǒng)的實(shí)施與發(fā)展，遙感圖像以其所含的豐富信息量和直觀的表達(dá)，越來(lái)越受到普遍重視，越來(lái)越為不同領(lǐng)域、不同階層的人所利用。但傳統(tǒng)的遙感影像圖，在目視判讀中多造成錯(cuò)覺(jué)，特別是沒(méi)有遙感背景知識(shí)的人往往把河流看成山脊、把山脊看成河流，應(yīng)用起來(lái)給人們?cè)斐珊艽蟮穆闊?。而以?shù)字高程模型(DEM)為高程的三維遙感影像雖有很大的優(yōu)越性，但在描述二維信息方面很不方便。多年來(lái)，遙感制圖者，總是希望把遙感圖制作成符合人類視覺(jué)習(xí)慣的正地貌影像圖，更好地服務(wù)于社會(huì)。該發(fā)明正是解決了這一制圖方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是針對(duì)傳統(tǒng)遙感影像圖(負(fù)遙感影像)和基于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制作技術(shù)。
本發(fā)明包括如下內(nèi)容1、遙感圖像的精糾正遙感圖像的精糾正根據(jù)遙感影像獲取時(shí)太陽(yáng)的入射角、地形地貌特征，選用多項(xiàng)式或物理模型進(jìn)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(duì)于美國(guó)陸地衛(wèi)星5號(hào)星專題制圖儀(TM)圖像通過(guò)主成分分析把反映地貌特征的組分作為地貌組分圖像；對(duì)于美國(guó)陸地衛(wèi)星7號(hào)星專題制圖儀ETM圖像，通常把全色波段作為地貌因子；對(duì)于多光譜與高分辨率進(jìn)行融合的圖像，通常把高分辨率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(shí)太陽(yáng)的方位角、入射角參數(shù)，通過(guò)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為改正系數(shù)3、數(shù)據(jù)配準(zhǔn)配準(zhǔn)方式可采用相對(duì)配準(zhǔn)或絕對(duì)配準(zhǔn)。相對(duì)配準(zhǔn)是以某一圖像為基準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換和插值，使其它圖像與之配準(zhǔn)。絕對(duì)配準(zhǔn)是將所有的圖像校正到統(tǒng)一的坐標(biāo)系。
4、數(shù)據(jù)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(jìn)行融合而成。
5、遙感圖整飾在有關(guān)的遙感圖像處理軟件中進(jìn)行公里格網(wǎng)和注跡的添加及其他整飾，輸出成圖。該發(fā)明(見(jiàn)圖1)的特點(diǎn)是1、把傳統(tǒng)的衛(wèi)星圖像轉(zhuǎn)換成符合實(shí)際地形特征的立體顯示；2、圖像的生成僅依賴于原始衛(wèi)星圖像，無(wú)需DEM數(shù)據(jù)；3、進(jìn)一步提高衛(wèi)星影像的目視解譯效果；3、加快遙感解譯速度；4、可實(shí)現(xiàn)多種比例尺成圖，適于第四紀(jì)地貌、土地監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害、地質(zhì)找礦、水文勘測(cè)以及軍事等領(lǐng)域生產(chǎn)應(yīng)用與研究。


圖1為某地區(qū)傳統(tǒng)遙感影像圖；圖2為同一地區(qū)正地貌遙感影像圖其中①山脊 ②河流
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)施方案作進(jìn)一步描述。
1、遙感圖像的精糾正遙感圖像在成像時(shí)，由于成像投影方式、傳感器外方位元素變化、傳感介質(zhì)的不均勻、地球曲率、地形起伏、地球旋轉(zhuǎn)等因素的影響，使獲得的遙感圖像相對(duì)于地表目標(biāo)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(chǎn)生差異，產(chǎn)生了幾何形狀或位置的失真。主要表現(xiàn)為位移、旋轉(zhuǎn)、縮放、仿射、彎曲和更高階的歪曲，只有消除這種差異，才能產(chǎn)生一幅符合某種地圖投影或圖形表達(dá)要求的新圖像。
遙感圖像的精糾正將根據(jù)遙感影像獲取時(shí)太陽(yáng)的入射角、地形地貌特征，分別選用多項(xiàng)式或物理模型進(jìn)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(guò)其色、形兩個(gè)方面來(lái)表達(dá)的。色指影像的色調(diào)、顏色、陰影等，其中色調(diào)與顏色反映了影像的物理性質(zhì)，是地物電磁波能量的記錄，而陰影則是地物三維空間特征在影像色調(diào)上的反映；形指影像的圖型結(jié)構(gòu)特征，如大小、形狀、紋理結(jié)構(gòu)、圖型格式、位置、組合等。它是色調(diào)、顏色的空間排列，反映了影像的幾何性質(zhì)和空間關(guān)系。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(diào)。由于我國(guó)大部分領(lǐng)土在北回歸線以北，日照主要來(lái)自南方，所以陰影是落在山的北側(cè)，與一般人對(duì)于光影應(yīng)該在物體下方的立體視覺(jué)習(xí)慣正好相反，因此要改變影像的三維空間特征在影像上的表現(xiàn)，需從陰影入手，通過(guò)改變光源的入射方向、入射角，近而實(shí)現(xiàn)改變影像三維空間特征立體顯示效果。
(1)多源遙感圖像地貌因子的確定A、對(duì)于TM圖像利用可見(jiàn)光波段即波段1、波段2、波段3進(jìn)行信息重組，把反映地貌特征的組分作為地貌因子。通常采用主成分分析，一般PC1反映地貌信息。
B、于ETM圖像，通常把全色波段作為地貌因子。
C、對(duì)于多光譜與高分辨率進(jìn)行融合的圖像，通常把高分辨率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(shí)太陽(yáng)的方位角、入射角參數(shù)，通過(guò)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為改正系數(shù)3、數(shù)據(jù)配準(zhǔn)在進(jìn)行正地貌遙感影像圖的制作過(guò)程中要涉及到不同時(shí)相、不同分辨率的遙感數(shù)據(jù)，只有進(jìn)行影像配準(zhǔn)，才能將同一地區(qū)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(shí)現(xiàn)影像與影像間地理坐標(biāo)及像元空間分辨率上的統(tǒng)一。
配準(zhǔn)方式可采用相對(duì)配準(zhǔn)或絕對(duì)配準(zhǔn)。相對(duì)配準(zhǔn)是以某一圖像為基準(zhǔn)，經(jīng)過(guò)坐標(biāo)變換和插值，使其它圖像與之配準(zhǔn)。絕對(duì)配準(zhǔn)是將所有的圖像校正到統(tǒng)一的坐標(biāo)系。
4、數(shù)據(jù)融合數(shù)據(jù)融合即是將多源遙感數(shù)據(jù)在統(tǒng)一的地理坐標(biāo)系中，采用一定的算法生成一組新的信息或合成圖像的過(guò)程。對(duì)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(shí)，地形因子的空間信息和光譜信息均被融入融合后的圖像，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(duì)融合后正地貌遙感影像圖的干擾。通常采用高通濾波對(duì)地形因子圖像的低頻信息進(jìn)行過(guò)濾。
然后利用IHS變換進(jìn)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(guān)的遙感圖像處理軟件中進(jìn)行里格網(wǎng)和注跡的添加及其他整飾，輸出成圖。
權(quán)利要求
1.一種正地貌遙感影像圖制作方法，其特征在于包括如下步驟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(dá)要求的新圖像。2)正遙感地貌因子圖像的生成，根據(jù)不同類型的遙感數(shù)據(jù)選者遙感地貌因子圖像，根據(jù)遙感數(shù)據(jù)獲取時(shí)太陽(yáng)的方位角、入射角參數(shù)，通過(guò)輻射和陰影糾正形成正遙感地貌因子圖像。3)數(shù)據(jù)配準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)同一地區(qū)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(biāo)及像元空間分辨率上的統(tǒng)一。4)數(shù)據(jù)融合，采用高通濾波過(guò)濾地形因子的低頻信息。然后利用IHS變換進(jìn)行融合形成符合人們視覺(jué)習(xí)慣的正地貌遙感遙感影圖。5)遙感圖整飾，在有關(guān)的遙感圖像處理軟件中進(jìn)行公里格網(wǎng)和注跡的添加及其他整飾，輸出成圖。
2.如權(quán)利要求1所說(shuō)的正地貌遙感影像圖制作方法，其特征在于形成正遙感地貌因子圖像的計(jì)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為改正系數(shù)
全文摘要
正地貌遙感影像圖制作方法是根據(jù)傳統(tǒng)的遙感制圖方法，利用遙感數(shù)據(jù)獲取時(shí)太陽(yáng)的方位角、入射角，通過(guò)輻射和陰影糾正形成正地貌因子，然后通過(guò)數(shù)據(jù)融合形成符合人們視覺(jué)習(xí)慣的正地貌遙感影像圖。其特點(diǎn)是圖像的生成僅依賴于原始衛(wèi)星數(shù)據(jù)，無(wú)需DEM，可實(shí)現(xiàn)多種比例尺成圖，適于第四紀(jì)地貌、土地監(jiān)測(cè)、地質(zhì)災(zāi)害、地質(zhì)找礦、水文勘測(cè)以及軍事等領(lǐng)域生產(chǎn)應(yīng)用與研究。
文檔編號(hào)G03B41/00GK1690844SQ20041003763
公開(kāi)日2005年11月2日 申請(qǐng)日期2004年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月28日
發(fā)明者張守林, 付水興, 王潤(rùn)生, 李恭, 何厚強(qiáng) 申請(qǐng)人:中國(guó)有色金屬工業(yè)總公司北京礦產(chǎn)地質(zhì)研究所