MapGIS影像镶嵌融合控制点获取的一种有效方法.pdf
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1、2023.26 科学技术创新MapGIS 影像镶嵌融合控制点获取的一种有效方法赵卫东(河北省地质矿产勘查开发局第一地质大队,河北 邯郸)1镶嵌融合控制点及其 gcp 文件Mapgis 中影像的镶嵌融合功能非常强大1,只要有足够的控制点或其文件(*.gcp)2,可以随心所欲的将 msi 影像进行平移、旋转、缩放,甚至局部伸缩、揉皱。Mapgis 影像文件(.msi 文件)镶嵌融合控制点文件3,可用记事本打开,其格式见图 1。图 1gcp 文件格式该文件第一行为表头,各列间以空格与制表符两个字符分隔,下面为控制点信息,以英文豆点与制表符两个字符分隔。经试验,表头及下面控制点信息各列之间有英文豆点分
2、隔即可。gcp 文件最关键的信息即是控制点的图像坐标、理论坐标,相关的坐标系称为像素坐标系、图形坐标系,其意义如下。(1)图像坐标,在镶嵌融合控制点采集窗口左窗口状态栏显示称为“图像坐标”,即 msi 影像像素的坐标,以像素为单位。像素坐标系以影像左上角为像素坐标系的坐标原点,向右、向下为正向。msi 文件的像素信息与 msi 影像转换前的原光栅图像相同,将鼠标悬停于光栅图像可出现像素列数、行数等信息。(2)理论坐标,为目标图形坐标。图形坐标是在镶嵌融合控制点采集窗口中右侧窗口的 Mapgis 的图形坐标,亦即 mapis 点、线、面文件编辑窗口显示的坐标,以 mm 为单位。图形坐标系横向 x
3、 轴向右为正,纵向 y 轴向上为正。当地图图面比例尺为 1:1 000,且没有旋转、平移,则图形坐标(以 mm 为单位)的数值即为公里网坐标数值(以 m 为单位)。所谓控制点,即是同一点具备这两种坐标,将影像的像素坐标进行校正与理论坐标对应。以上,明确了像素坐标系与图形坐标系,以及控制点文件*.gcp 格式,现在需要获取控制点信息。2获取控制点设一光栅地图其四角为经纬度坐标,图中有已知坐标的公里网格,本文研究推荐的获取控制点步骤如下。2.1矢量化控制点将光栅图像初转换的 msi 文件添加至 Mapgis 点、线、面文件编辑窗口,用合适的子图(如十字丝形)标记控制点:第 1,标记 msi 影像右
4、上角点;第 2,标记右作者简介:赵卫东(1970-),男,本科,地球物理高级工程师(副高),现在河北省地质矿产勘查开发局第一地质大队从事物探工作。摘要:Mapgis 的 msi 影像要方便应用,镶嵌融合校正必不可少。采集足够多的镶嵌融合控制点使得影像校正更加精细。传统采集控制点需要先产生控制点参照文件,然后在 Mapgis 图像处理、图像分析系统中的影像文件窗口与控制点参照文件窗口中交互采集,窗口切换、平移、缩放,对于采集大量的控制点时,很是费时费力。具有公里网格的栅格地图,常通过公里网格的理论坐标进行影像校正。本研究主要探讨这类影像的镶嵌融合控制点的一种有效获取方法,以改善镶嵌融合控制点的采
5、集体验,提高采集效率。关键词:Mapgis;镶嵌融合;影像校正;Msi 影像;平面两点对齐变换中图分类号院P208;TP391.4文献标识码院A文章编号院2096-4390渊2023冤26-0039-0439-科学技术创新 2023.26下角点;第 3,从左下按逆时针顺序标记图框四角经纬度角点(此顺序只是建议);第 4,标记足够的公里网格交点,可随机性标记。2.2控制点赋属性与导出第 5,利用 Mapgis 二次开发程序 section 中“1 辅助工具”“导入导出功能”“点位置转属性”,让每个控制点子图具备图形坐标属性;第 6,增加控制点文件“像素 x”、“像素 y”、“经度”、“纬度”、“
6、理论 Y”、“理论 X”、“备注”等属性;第 7,将 msi 影像的右上、右下角点根据原光栅图像的像素行列信息赋予像素坐标,将“第 3”步的四角赋予经度纬度坐标属性。第 8,section 中“1 辅助工具”“导入导出功能”“导出属性数据(EXCEL)”,将刚标记的控制点信息导出至 excel。2.3图框四角经纬度坐标正算为公里网格坐标在导出的 Excel 表格中将图框四角经纬度换算为公里网坐标,注意换算时与原光栅地图投影参数一致。这步需要经纬度与公里网坐标正反算的软件,如Mapgis、二次开发的 Excel、CoordTools_7.0.0.exe、arcgis等,资源丰富。2.4计算所有控
7、制点的像素坐标设 msi 影像有 m 列、n 行像素,初始未校正的 msi影像右上角 P 的图形坐标为(xP,yP),E 为任一点,其图形坐标为(xE,yE),像素坐标(xF,yF),显然,初转换的 msi 影像像素坐标系相对图形坐标系只有平移、缩放,没有旋转,则:(1)利用式(1)可计算各控制点的像素坐标系坐标。2.5计算各控制点的理论坐标控制点的理论坐标即是将原 msi 影像的控制点的图形坐标,计算至目标图形坐标(理论坐标)。根据任两个已知理论公里网坐标的控制点,计算各控制点的公里网坐标,然后按公里网格间距取整,即得各控制点的理论公里网坐标。图框四角点的理论公里网坐标,即 2.3 节正算的
8、结果,不能取整,若有其它特殊的控制点,也需要像图框四角一样,单独赋予其理论公里网坐标。总之,本研究正是基于地图图面上有规律的公里网或经纬网,利用其规律获取其交点的理论公里网坐标或经纬度坐标,根据需要的比例尺缩放至理论坐标(目标图形坐标),与计算而得的各控制点的图像坐标,形成控制点 gcp 文件,用于影像校正。前面 2.12.4 节的步骤均易实现,本小节问题较为复杂,这是本研究要解决的关键问题之一。抽象化后此问题即:平面坐标系有一组点形成“刚体”,其中两点对齐这组点外另两点,求这组点中其它点对齐后的坐标,这种变换称为平面两点对齐变换,下面阐述。3平面两点对齐变换设 A(xA,yA)、B(xB,y
9、B)、C(xC,yC)、D(xD,yD)为平面坐标系 xoy 中不重合的四点,E(xE,yE)为另外任意一点,现令 A、C、E 三点组成“刚体”,做变换:A 点对齐 B 点、C 点对齐 D 点,则 E 点将对齐 F(xF,yF)点,现在已知 A、B、C、D、E 五点的坐标,求 F 点坐标。引用矢量的内积、外积定义与性质,及矢量旋转矩阵4,经推导,有(2)式中:式(2)即可完成平面二点对齐变换,其中 ABCDE五点的坐标均为已知,可求得 F 点坐标。虽然,式(2)在 Excel 中编辑公式可以实现,但若应用 Excel 内置的 VBA5编辑自定义函数,更加方便快捷。4计算控制点的理论公里网格坐标
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