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论文研究-一种近似核线影像相关法在遥感图像处理中的应用.pdf
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MODIS遥感图像数据L1B产品中存在着Bowtie Effect,即“双眼皮”现象,几何纠正后仍无法去除,因此必须在几何纠正前加以去除。而目前大型商用图像处理软件如POTOSHOP及遥感处理软件ENVI,ERDAS等还没有现成的处理工具。提出一种近似的核线影像相关法和一个快速去除MODIS“双眼皮”的思路,实验证明效果很好。
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收稿日期: 2003-08-19; 修返日期: 2003-10-22
基金项目: 国家重点基础研究发展 规划项 目( 2001CB309404) ;
海外青年学者合作研究基金 项目( 40128001) ; 教 育部科 学技术
重点项目( 2001)
一 种 近 似 核 线 影 像 相 关 法 在 遥 感 图 像 处 理 中 的 应 用
*
余钧辉, 张万昌
( 南京 大学 国际 地球 系统 科学 研究 所, 江 苏 南京 210093)
摘 要: MODIS 遥感 图像 数据 L1B 产品中 存在 着 Bowtie Effect, 即“双 眼皮 ”现象 , 几 何纠 正 后 仍无 法 去 除, 因 此
必须 在几 何纠 正前加 以去 除。 而目 前大 型商 用图像 处理 软件 如 POTOSHOP 及遥感处理软件 ENVI, ERDAS 等 还
没有 现成的 处理 工具 。提 出一 种近 似的核 线 影 像 相关 法 和 一 个 快 速 去 除 MODIS“双 眼 皮”的思路, 实 验 证 明 效
果很 好。
关键 词: MODIS; “双眼 皮”; 数 字摄 影测 量; 核 线相 关
中图 法分 类号 : TN919. 8 文献标 识码 : A 文章编号: 1001-3695( 2004) 07-0239-02
A Method Derived from Digital Photogrammetry
Used Eliminated Bowtie Effect in MODIS L1B Data
YU Jun-hui, ZHANG Wan- chang
( International Institute for Earth System Science, Nanjing University, Nanjing Jiangsu 210093, China)
Abstract: Bowtie effect existing in MODISL1B datacannot be eliminated after geometrycalibration, and there are notavaila-
ble tools in ENVI and ERDAS to deal with it. A method derived fromdigital photogrammetry is used, named approximate epipo-
lar matching. It proved effective by experiment.
Key words: MODIS; Bowtie Effect; Digital Photogrammetry; Epipolar Correlation
摄影测量学经过一百多 年的发 展, 已经由 模拟摄 影测量、
解析摄影测量过渡到了数 字摄影 测量阶 段。传统的 摄影测 量
学是利用光学摄 影机 摄 影的 相片, 研究 和确 定 被摄 物体 的 形
状、大小、位置、性质和相互关系。而广义上的数字摄影测量学
指的是从摄影测量和遥感所获取的数据中, 采集数字化图形或
数字 /数字化影像, 在计 算 机中 进行 各 种数 值、图 形和 影 像 处
理, 研究目标的几何和物 理特性, 从而 获得各 种形式 的数字 产
品和可视化产品。同时数字摄 影测量 技术也 已经广 泛应用 到
了遥感、计算机视觉等领域。本文将探讨如何应用数字摄影测
量学中的影像匹配方法快速去除 MODIS L1B 级影像中的 数据
冗余。
1 MODIS 数据L1B 产品的特性及理论依据
中分辨率成像光谱仪( MODIS) 是 美国宇 航局研 制的大 型
空间遥感仪器。它是 1999 年 12 月美国发射的 TERRA 卫星搭
载的唯一实行全球免费接收的传感器。它在 36 个相互配 准的
光谱波段, 以中 等分 辨 率水 平( 空间 分辨 率: 250 m( 波 段 1 ~
2) ; 500 m( 波段 3 ~7) ; 1000m( 波段 8 ~36 ) ) , 每 1 ~2 天观 测
地球表面一次, 获取陆地和海洋温度、初级生产率、陆地表面覆
盖、云、汽溶胶、水 汽和 火 情等 目 标的 图像。MODIS 扫描 角 度
为 ±55°, 对 应地 面宽 度 2330km, 所 提供 的代 号为 MOD02 的
L1B 级产品由于地球曲率和地形起伏的影响存在特有的“双眼
皮”现象( Bowtie Effect) , 即相 邻两个 扫描条 带存在 部分 重叠。
对于 250m 分辨率的 MODIS 数据, 从扫描 角大约 17 度 开始 有
重叠并逐步增大, 到影像边沿达到最大。如果不事先进行校正
将无法使用, 且目前大型的商 用遥感 图像处 理软件 ( 如 ENVI,
ERDAS) 都没有现成的校正工具, 需要 使用者 自行开 发校正 工
具。需要说明的是由于地球自转的缘故, 每相邻两个条带之间
还存在横向错动, 对这种错 动不必 另作处 理, 因为在 后续的 几
何纠正时使用的 GLT 文件( 与影像 数据一起捆 绑在 HDF 数据
包中) 已经考虑了这种错动; 另外由于 地形起 伏所引 起的重 叠
相对于地球曲率 所引 起 的重 叠小 得 多, 一般 研 究领 域如 水 循
环、水文模拟、土地利用等使用时可不考虑地形起伏因素, 这样
可简化开发的过程。
数字摄影测量中的影像匹配原本用来代替人眼立体观测,
不断搜索构成立体像对的 左右相 片上的 同名像 点。 鉴于上 述
MODIS 影像的成像原理, 在局部很 小的范围内 ( 如 上下相邻 两
个条带之间, 左右 几个 到几 十像 元) , 将 上下 条 带近 似看 成 是
构成立体像对的左右相片, 这样便可以考虑采用影像匹配方法
确定相邻条带每一列上的重叠度。
2 常用的几种影像匹配法
数字摄影测量学中常用的 影像匹 配方法 有基于 灰度的 相
关系数法、协方差法、高精度最小二乘法、基于核线的核线相关
法和基于特征的跨接法影 像匹配 方法等。下 面简要 介绍几 种
适用于 MODIS 影像特点的影像匹配法原理。
·932·第 7 期 余钧辉等: 一种近似核线影像相关法在遥感图像处理中的应用
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