遥感原理与应用-第6章

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1、第六章遥感图像辐射处理1内容提纲•遥感图像的辐射处理•遥感图像辐射增强•多光谱图像四则运算•图像融合26.1遥感图像的辐射校正问题的提出•传感器接收的电磁波能量与目标本身辐射的能量是不一致的。•传感器输出的能量包含了由于太阳位置和角度条件、大气条件、地形影响和传感器本身的性能等所引起的各种失真，这些失真不是地面目标本身的辐射，因此对图像的使用和理解造成影响，必须加以校正或消除。3基本概念•辐射定标和辐射校正是遥感数据定量化的最基本环节。•辐射定标：指传感器探测值的标定过程方法，用以确定传感器入口处的准确辐射值。•辐射校正：指消除或改正

2、遥感图像成像过程中附加在传感器输出的辐射能量中的各种噪声的过程。46.1遥感图像的辐射处理•辐射误差•传感器辐射定标•大气校正•地面辐射校正场56.1.1辐射误差•传感器接收的电磁波能量包含三部分：–太阳经大气衰减后照射到地面，经地面反射后，又经大气第二次衰减进入传感器的能量；–地面本身辐射的能量经大气后进入传感器的能量；–大气散射、反射和辐射的能量。•遥感图像的辐射误差主要包括：–传感器本身的性能引起的辐射误差；–地形影响和光照条件的变化引起的辐射误差；–大气的散射和吸收引起的辐射误差。•相应的辐射处理包括传感器辐射定标和辐射误差校

3、正等。66.1.2传感器辐射定标•绝对定标：对目标作定量的描述，要得到目标的辐射绝对值。绝对定标要建立传感器测量的数字信号与对应的辐射能量之间的数量关系，即定标系数，在卫星发射前后都要进行。•相对定标：又称为传感器探测元件归一化，是为了校正传感器中各个探测元件响应度差异而对卫星传感器测量到的原始亮度值进行归一化的一种处理过程。由于传感器中各个探测元件之间存在差异，使传感器探测数据图像出现一些条带。相对辐射定标的目的就是降低或消除这些影响。7系统的条带噪音8绝对定标方法卫星发射前的绝对定标是在地面实验室或试验场，用传感器观测辐射亮度值已

4、知的标准辐射源以获得定标数据。卫星发射后由于各种因素会影响传感器的响应，因此在卫星运行过程中要定期进行定标。其方法是将传感器内部设置的电光源有关参数测量后下传到地面，包含在卫星下传的辅助数据内。绝对定标方法有：传感器实验室定标遥感器星上内定标遥感器场地外定标96.1.3大气校正•大气的影响：指大气对阳光和来自目标的辐射产生吸收和散射，从而减少照射到地面的能量，增加对传感器探测到的、与地面特征无关的散射。消除大气影响的校正过程称为大气校正。10大气校正•基于辐射传输方程的大气校正•基于地面场数据或辅助数据进行辐射校正假设地面目标的反射率

5、与遥感探测器的信号之间具有线性关系，通过获取遥感影像上特定地物的灰度值及其成像时相应的地面目标反射光谱的测量值，建立两者之间的线性回归方程式，在此基础上对整幅影像进行辐射校正。将地面测定的结果与卫星图像对应像元的亮度值进行回归分析：L=a+bR其中L为卫星观测值，a为常数，b为回归系数。11大气校正•利用某些波段来对其他波段进行大气校正一般情况下，散射主要发生在短波图像，对近红外几乎没有影响，如MSS-7几乎不受大气辐射的影响，把它作为无散射影响的标准图像，通过对不同波段图像的对比分析来计算大气影响。12回归分析法•在不受大气影响的波

6、段图像和待校正的某一波段图像中，选择从最亮到最暗的一系列目标，对每一目标的两个波段亮度值进行回归分析，如MSS的第4和7波段，其亮度值分别为L4和L7，回归方程为：图6-3大气改正截距a413直方图法•目标：图像中存在亮度为零的目标。•理想情况：图像的亮度值应为零。•实际情况：目标的亮度值不为零。•方法：根据具体大气条件，各波段要校正的大气影响是不同的。为确定大气影响，显示有关图像的直方图，从图上可以得知最黑的目标亮度为零，即第七波段图像的最小亮度值为零，第四波段的亮度最小值为a，则a44就是第四波段图像的大气校正。14直方图法图6-

7、3大气影响的灰度直方图图6-4大气影响校正后的灰度直方图156.1.4太阳高度角和地形影响引起的辐射误差校正•太阳高度角引起的辐射畸变校正是将太阳光线倾斜照射时获取的图像校正为太阳光垂直照射时获取的图像。•太阳高度角可以根据成像时的时间、季节和地理位置确定。•由于太阳高度角产生的阴影一般是难以消除的，但对于多光谱图像可以利用两个波段图像的比值产生一个新图像以消除地形的影响。•地形影响引起的辐射校正需要知道各坡面的倾角，需要已知该地区的DEM。此外，可以通过比值图像来消除或部分减小其影响。166.1.5像元灰度值DN和辐射率的转换•可见

8、光波段大气顶部的辐射亮度L=gain*DN+bias2地物反射率ρ=πLd/(Ecosθ)s0•热红外波段计算温度求出地物的辐射亮度后，以普朗克公式求地物温度。176.1.6地面辐射校正场•当遥感数据进行辐射定标和辐射校