《数字影像重采样》PPT课件.ppt

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1、1,第二章 数字影像获取与重采样,数字摄影测量学,Digital Photogrammetry,2,问题的提出,影像放大,3,问题的提出,几何纠正,4,问题的提出,影像镶嵌,5,问题的提出,不在采样点,6,数字影像插值与重采样 插值与重采样的应用 插值与重采样模型 内插核 数字图像滤波 数字影像金字塔 小结,第3讲 数字影像重采样,Resampling of Digital Images,7,一、数字影像插值与重采样,插值(interpolation),-Interpolation is the process of determining the values of a function a

2、t positions lying between its samples.,-Model-based recovery of continuous data from discrete data within a known range of abscissa.,8,重采样(resampling),-Resampling is the process of transforming a sampled data from one coordinate system to another.The two coordinate system are related to each other b

3、y the mapping function of the spatial transformation. Resampling is comprised of two stages: coordinate transformation and interpolation.,一、数字影像插值与重采样,9,Interpolation: estimate the unknown without coordinate system transform; Resampling: transforming original grids and then interpolating values at n

4、ew grids.,一、数字影像插值与重采样,3、两者的联系与区别,10,插值：在已知坐标系统内，估计未知点的函数值，不涉及坐标变换； 重采样：先将已知坐标系统变换到另一坐标系统，然后估计函数在新坐标系统下的数值；,一、数字影像插值与重采样,3、两者的联系与区别,11,影像缩放（检索、快速浏览的缩小显示；高精度定位与量测时的放大显示） 影像的处理（灰度调整、几何校正、旋转、镶嵌、配准等） 影像的纠正（正射影像制作、核线影像纠正等）,插值与重采样的应用,12,插值与重采样模型,13,插值与重采样模型,根据采样定理，当x1/(2fl) ，则原始影像可以由下式计算恢复,启发,14,15,内插核,最邻

5、近内插法 双线性内插法 双三次卷积法,根据选择的插值函数的不同，常用的影像重采样方法有,16,内插核,最邻近内插(Nearest Neighbor),内插核函数,矩形函数,17,内插核,空间波形与频谱,-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4,1,0,0,1,-4 -3 -2 -1 0 1 2 3 4,h(x),H(f),最邻近内插(Nearest Neighbor),18,直接取与P(x,y)点位置最近像元N的灰质值为该点的灰度作为采样值,计算过程,内插核,最邻近内插(Nearest Neighbor),19,内插核,最邻近内插(Nearest Neighbor),应用： 在定量遥感中，尽

6、量不要改变其灰度值时，需要采用最近邻插值法 而在摄影测量中，注重几何位置，一般不采用此法,20,内插核,线性内插(Linear Interpolation),内插核函数,三角形函数,21,内插核,空间波形与频谱,22,I22,I,I11,I12,I21,a,b,x,y,y方向,内插核,二维内插计算过程,23,x,y,双线性内插(Bilinear Interpolation),X方向,内插核,24,该算法也可称为卷积核为三角形函数的内插法。,内插核,双线性内插(Bilinear Interpolation),x,25,11,12,21,22,p,Y,X,y1,y2,a,b,y,1- y,x,1-

7、 x,x2,x1,双线性插值法示意图,内插核,26,双线性插值法,Hadarmard积,27,双线性插值法,加权平均值,28,直观解释,I,I11,I12,I21,I22,a,b,三、影像重采样方法,x,y,面积加权,29,内插核,计算量适中； 需要附近4个像元参加计算； 中误差较大，精度较低；,特点,30,内插核,三次卷积(Cubic Convolution),一般核函数,31,内插核,约束条件（样条函数spline),32,内插核,Constraints 1-2 gives:,33,内插核,Constraints 3 results in:,34,内插核,The constraints g

8、iven above have resulted in 7 equations. However, there are 8 unknown coefficients. By allowing,to be a free parameter that may be controlled by the user, the family of solutions given blow may be obtained:,35,特殊核函数,内插核,36,内插核,Additional knowledge about the shape of the desired result may be imposed

9、 on h(x),makes h(x) resemble the sinc function.,37,内插核,若取,双三次卷积法,三次样条函数,38,内插核,核函数空间波形与频谱,39,p,11,12,13,14,21,31,41,22,23,24,32,33,34,42,43,44,Y,x,y,x,双三次卷积法示意图,40,双三次卷积法,Hadarmard积,41,双三次卷积法,42,双三次卷积法,43,是理论上最优的Sinc函数的有效近似； 计算量较大； 需要附近16个像元参加计算； 精度高，中误差为双线性的1/3；,内插核,特点,Bicubic resampling computes n

10、ew pixels using a cubic splines.When upsampling,this method operates on the 4 by 4 cell of pixels surrounding each new pixel location.This is the recommended resampling method for most images as it represents a good trade-off between accuracy and speed.,44,45,内插核,三次B样条(Cubic B-Splines),46,内插核,47,内插核

11、,实验结果比较,48,Image Resampling Methods,49,什么是数字图像滤波(what),数字图像滤波,高频噪声,50,如果设计一种函数h(x)，使其频谱满足：,数字图像滤波,51,根据Fourier变换的性质，频率域的相乘（实现滤波）相当于空间域的卷积：,这是关于连续信号的表达式。对一维离散数字信号，则有：,数字滤波器及实现(Digital Filter and Computation),数字图像滤波,52,数字图像滤波,53,数字图像滤波,数字信号样本值,有限数字 滤波器,滤波输出结果,54,数字图像滤波,对二维数字图像,二维数字滤波器,55,低通与高通数字滤波器( H

12、igh and Low Pass Filters),低通数字滤波器(Low Pass Filters),如果数字滤波器的转移函数(Fourier 变换)满足：,高通滤波器(High pass Filter),数字图像滤波,56,用不同分辨率、不同维数表示同一幅数字影像所形成的多层数据结构（Hierarchical Data Structure）。,数字影像金字塔,什么是数字影像金字塔(pyramid),57,近景摄影金字塔影像,58,59,ADS 40 金字塔影像,60,61,数字影像金字塔,如何形成数字影像金字塔(How),62,如何形成数字影像金字塔(How),数字影像金字塔,63,数字影

13、像金字塔,数字影像金字塔的应用(Applications),影像匹配 快速浏览 高精度量测与定位（放大显示）,64,金字塔影像的生成 基于金字塔影像匹配,65,1.什么是数字影像重采样 2.为什么要对数字影像重采样 3.如何对数字影像重采样 4.内插核 5.数字图像滤波 6.数字影像金字塔,小结,66,思考与作业题,什么叫影像重采样？常用影像重采样的方法有哪些？试比较这些方法的优缺点。 什么是数字影像金字塔？如何形成数字影像金字塔？ 数字影像金字塔在数字摄影测量中有哪些应用?,67,课堂作业,已知 为采样间隔，用最近邻插值法和双线性插值法分别计算 。,68,Thanks A Lot ! Good Luck for your Studying !,