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Geokorrektur in der Fernerkundung

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Text of Geokorrektur in der Fernerkundung

  • 1. Geokorrektur vorgestellt von: Julia Rost & Adrian Pfahlsberger WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II 19.01.2006

2. Geokorrektur Inhalt1. Was ist Geokorrektur?2. Ursachen geometrischer Fehler3. Verfahren der Georeferenzierung 3.1. parametrische Entzerrungsverfahren 3.2. nicht-parametrische Entzerrungsverfahren (Passpunktmethode)a) Image-to-Map Rectificationb) Image-to-Image Registration4. Resampling5. Anwendung mit ENVI IDLWS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 3. 1. Was ist Geokorrektur? Ziele1. geometrisch richtige Darstellung der abgebildetenObjekte an sich und ihrer Lage zueinander2. Anpassung des Bildes an ein geometrischesReferenzsystemweitere Begrifflichkeiten: geometrische Korrektur / Entzerrung / Transformation Georeferenzierung RektifizierungWS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 4. 2. Ursachen geometrischer FehlersensorbedingtQuelle: LILLESAND et al (2004) Panoramaeffekt abhngig von: ffnungswinkel variablem Abtastwinkel des SensorsWS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II 19.01.2006 5. 2. Ursachen geometrischer FehlerplattformbedingtQuelle: LILLESAND et al (2004)Quelle: LILLESAND et al (2004) Instabilitt der Sensorplattform ( roll, pitch, crab )WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 6. 2. Ursachen geometrischer Fehler objektbedingt Erdrotation ( Earth rotation skew ) Quelle: ITC WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II 19.01.2006 7. 2. Ursachen geometrischer Fehler objektbedingt Erdkrmmung hnlich dem Panoramaeffekt Quelle: ITC WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II 19.01.2006 8. 2. Ursachen geometrischer Fehlerobjektbedingt Pixelauflsung abhngig von Relief und FlughheQuelle: LFFLER (1986)Quelle: LILLESAND et al (2004) Unterschied von orthographischer und perspektivischer Projektion WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II 19.01.2006 9. 3. Verfahren der Georeferenzierung3.1. parametrische VerfahrenVorraussetzung: Sensorinformation berinnere und uere Geometrie Orthobild Digitales Hhenmodell (DHM) Korrektur der Lagefehler durch Reliefeinfluss WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II 19.01.2006 10. 3. Verfahren der Georeferenzierung 3.1. nicht - parametrische Verfahren Entzerrung anhand einer geometrischen Referenz PasspunkteGround Control Points (GCPs) = Punkte auf der Erdoberflche, dieeindeutig, sowohl auf einem zu entzerrenden Bild, als auch auf einerReferenzkarte / einem Referenzbild identifiziert werden knnen. Beispiele: Straenkreuzungen, Flussmndungen, Berggipfel temporale und spektrale Erkennbarkeit WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II 19.01.2006 11. 3. Verfahren der Georeferenzierung3.1. nicht - parametrische Verfahren a) Image to Mapb) Image to Image Messung von Entfernungen Fr Vergleiche ber die Zeitund Flchen Geometrien zweier Bilder werden Geometrie des Bildes wird an aneinander angeglichen die einer Karte angepasstmeist durch Rotation geometrische Fehler desEingabebildes bleiben erhalten WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II 19.01.2006 12. 3. Verfahren der Georeferenzierung3.1. nicht - parametrische VerfahrenTheoretisches Konzept Transformationsgleichungen aus Polynomenn - ten Grades je hher der Grad, desto strker die Entzerrungund desto mehr Passpunkte werden bentigt Anzahl der Passpunkte = (n+1)(n+2) / 2Wahl des Grades abhngig von Aufnahmehhe und Bildausschnitt WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 13. 3. Verfahren der Georeferenzierung3.1. nicht - parametrische VerfahrenQuelle: ERDAS field guide n = 1 lineare Transformationz.B. Satellitenbilder, die bereits in eine Ebene projiziert wurdenWS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 14. 3. Verfahren der Georeferenzierung 3.1. nicht - parametrische Verfahrenn = 2 nicht-lineare Transformation (quadratische Gleichung) Bercksichtigung der Erdkrmmung Quelle: ERDAS field guide Bsp.: 2-ten Grades y' = a0+ a1x + a2y + a3xy + a4x + a5yx' = b0+ b1x + b2y + b3xy + b4x + b5y WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II 19.01.2006 15. 3. Verfahren der Georeferenzierung3.1. nicht - parametrische Verfahrenn = 3 nicht-lineare Transformation (kubische Gleichung)Quelle: ERDAS field guide bei stark verzerrten Luftbilder durch optische Verzerrung der Kameralinse WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II 19.01.2006 16. 4. Resampling Zuordnung der Grauwerte einzelner Bildelemente zuneu entstehender Bildmatrix WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II 19.01.2006 17. 4. ResamplingZuordnung der Grauwerte einzelner Bildelemente zu neu entstehender Bildmatrix1. Mglichkeit: direkte Transformation d.h. vom Eingabebild zum Ausgabebild2. Mglichkeit: indirekte Transformation d.h. vom Ausgabebild zum Eingabebild inverse Transformationsfunktion hat sich durchgesetzt WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 18. 4. Resampling 1. Nearest Neighbour Interpolation Grauwert des Pixels, welches den berechneten Koordinaten x/y am nchsten liegt wird bernommen Vorteile: radiometrischeOriginalwerte werdenbeibehalten geringer RechenaufwandNachteile:Original Image Output Image Stufigkeit geringe ruml. GenauigkeitWS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 19. 4. Resampling 2. Bilinear Interpolation Grauwert des Pixels durch lineare Interpolation zwischen den 4 benachbarten GrauwertenVorteile: geringere Stufigkeit Grauwerte werden geglttetNachteile: Kontrastverluste durchOriginal ImageOutput ImageGlttung Verlust der OriginalwerteWS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 20. 4. Resampling3. Cubic Convolution verwendet die Werte von 4 x 4 umliegenden Pixeln, um eine Interpolation hherer Ordnung durchzufhren Vorteile: geringere Kontrastverluste stark reduzierte StufigkeitNachteile: vernderte OriginalwerteOriginal ImageOutput Image Rechenaufwand WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 21. 5. Anwendung mit ENVI IDL Beispiel Landsat-Szene von Bonn IMAGE TO IMAGE - REGISTRATIONWS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 22. 5. Anwendung mit ENVI IDLWS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 23. 5. Anwendung mit ENVI IDLWS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 24. RMSE ( root mean square error )Gteabschtzung der Georeferenzierung kann als die Distanz zwischen den eingegebenen Koordinaten von Passpunkten (xi/yi)und den Koordinaten der transformierten GCPs (xr/yr) verstanden werden sollte kleiner als 1 sein (Einheit: Pixel) WS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 25. 5. Anwendung mit ENVI IDLWS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 26. 5. Anwendung mit ENVI IDLWS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006 27. Ergebnis der Geokorrektur mit ENVI IDLWS 2005/06 : Digitale Bildverarbeitung II19.01.2006

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