QGIS配準工具的變換演算法(翻譯自QGIS官方文件)

MeGusta發表於2024-06-08

QGIS配準工具的變換演算法

配準工具中有多種變換演算法可用,具體取決於輸入資料的型別和質量、您願意在最終結果中引入的幾何變形的性質和數量,以及地面控制點 (GCP) 的數量。

目前,可以使用以下 變換型別 :

  • 線性 演算法用於建立座標定位檔案,與其他演算法不同,它實際上不會變換柵格畫素。它允許定位(平移)影像和均勻縮放,但不允許旋轉或其他轉換。如果您的影像是已知 CRS 中的高質量柵格地圖,但只是缺少地理配準資訊,則該影像最合適。至少需要 2 個 GCP。

  • 赫爾墨特 變換允許旋轉。如果您的柵格是高質量的區域性地圖或正射校正航空影像,但未與 CRS 中的格網方位對齊,則此柵格特別有用。至少需要 2 個 GCP。

  • 多項式 1 演算法允許更一般的仿射變換,特別是均勻剪下。直線保持直線(即共線點保持共線),平行線保持平行。這對於地理配準資料製圖特別有用,這些製圖可能已在不同方向上使用不同的地面畫素大小進行繪製(或收集)。至少需要 3 個 GCP。

  • 多項式 2與多項式 3 演算法使用更通用的 2 次或 3 次多項式,而不僅僅是仿射變換。這使他們能夠解釋影像的曲率或其他系統性扭曲,例如具有彎曲邊緣的拍攝地圖。至少需要 6 個(分別為 10 個)GCP。角度和區域性比例在整個影像中沒有得到統一保留或處理。特別是,直線可能會變得彎曲,並且由於將資料擬合多項式外推得太遠,可能會在邊緣或遠離任何 GCP 處引入顯著失真。

  • 投影 演算法以不同的方式推廣多項式 1,允許在 2 個非平行平面(影像和地圖畫布)之間表示中心投影的變換。直線保持筆直,但不保留平行度,並且整個影像的比例會隨著透視的變化而變化。此變換型別對於對高質量地圖的傾斜照片(而不是平面掃描)或傾斜航空影像進行地理配準最有用。至少需要 4 個 GCP。

  • 最後,薄板樣條法 (TPS) 演算法使用多個區域性多項式對柵格進行“橡膠板”,以匹配指定的 GCP,同時將整體曲面曲率降至最低。遠離 GCP 的區域將在輸出中四處移動以適應 GCP 匹配,但否則區域性變形最小。TPS 對於地理配準損壞、變形或其他略微不準確的地圖或正射校正不良的天線最有用。它還可用於近似地理配準和隱式重投影具有未知投影型別或引數的地圖,但其中規則格網或密集的臨時 GCP 集可以與參考地圖圖層匹配。從技術上講,它至少需要 10 個 GCP,但通常更多才能成功。

在除 薄板樣條法 之外的所有演算法中,如果指定的 GCP 大於最小值,則將擬合引數,以便將總體殘差降至最低。這有助於最大程度地減少配準錯誤的影響,即指標單擊或鍵入座標的輕微不精確性,或其他小的區域性影像變形。如果沒有其他 GCP 進行補償,此類誤差或變形可能會轉化為嚴重的失真,尤其是在地理配準影像的邊緣附近。但是,如果指定的 GCP 超過最小值,則它們將僅在輸出中大致匹配。相比之下,薄板樣條法 將精確匹配所有指定的 GCP,但可能會在附近的 GCP 之間引入顯著變形,並伴有配準錯誤。

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