第四章 遙感圖像的輻射校正定稿

1、第四章第四章 遙感圖像的輻射校正遙感圖像的輻射校正 大氣對(duì)電磁波傳輸?shù)挠绊懘髿鈱?duì)電磁波傳輸?shù)挠绊? 大氣成分(Atmospheric composition)2 大氣結(jié)構(gòu)（structure of the atmosphere）對(duì)流層對(duì)流層Troposphere：大氣的最低層，：大氣的最低層，自地面到自地面到 818km，平均，平均12km。 特點(diǎn)特點(diǎn)劇烈的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)，氣溫劇烈的垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)，氣溫隨高度的升高而降低（隨高度的升高而降低（-0.6/100m），），為什么？為什么？空氣密度大，水汽含量不固定，空氣密度大，水汽含量不固定，1.2-3km云分布，塵煙多。云分布，塵煙多。該層大氣吸收、

2、散射引起電磁衰減，該層大氣吸收、散射引起電磁衰減，是電磁波傳輸?shù)闹饕芯績(jī)?nèi)容。是電磁波傳輸?shù)闹饕芯績(jī)?nèi)容。3 大氣對(duì)電磁輻射的影響散射吸收大氣對(duì)不同波段的影響3大氣對(duì)電磁輻射的影響：大氣吸收大氣吸收Absorption 氧氣（氧氣（O 2 ）臭氧臭氧(O 3 ) 二氧化碳二氧化碳(CO 2 ) 水汽水汽Water vapor3大氣對(duì)電磁輻射的影響：大氣散射Scattering 大氣散射大氣散射: 輻射在傳播過程中遇到小微粒輻射在傳播過程中遇到小微粒而使傳播方向改變，并向各個(gè)而使傳播方向改變，并向各個(gè)方向散開。方向散開。 散射對(duì)遙感數(shù)據(jù)的影響散射對(duì)遙感數(shù)據(jù)的影響 對(duì)反射輻射成分的改變對(duì)反射輻射成

3、分的改變 改變傳感器所接受的電磁波信改變傳感器所接受的電磁波信息息 大氣散射集中于太陽輻射能大氣散射集中于太陽輻射能量較強(qiáng)的可見光區(qū)。量較強(qiáng)的可見光區(qū)。散射類型散射類型散射的方式隨電磁波長(zhǎng)與大氣分子直徑、氣溶膠微粒大小之間的相對(duì)關(guān)系而變，主要有： 1)瑞利(Rayleigh)散射 2)米氏(Mie)散射 3)非選擇(Non-selective)散射3大氣對(duì)電磁輻射的影響：大氣折射Refraction1 2 3 Optically less dense atmosphere Optically more dense atmosphere Optically less dense atmosphe

4、re Path of energy in homogeneous atmosphere 3 n n 1 = index of refraction for this layer of the atmosphere n 2 Incident radiant energy Normal to the surface Path of radiant energy affected by atmospheric refraction Atmospheric Refraction 3 大氣對(duì)電磁輻射的影響：大氣反射 Reflection 電磁波傳播過程中通過兩種介質(zhì)的交界面上時(shí)，還電磁波傳播過程中通過兩

5、種介質(zhì)的交界面上時(shí)，還會(huì)出現(xiàn)反射現(xiàn)象，這種反射同樣滿足反射定律。會(huì)出現(xiàn)反射現(xiàn)象，這種反射同樣滿足反射定律。 通過大氣時(shí)，氣體、塵埃反射作用很小。反射現(xiàn)象通過大氣時(shí)，氣體、塵埃反射作用很小。反射現(xiàn)象主要發(fā)生在云層頂部，取決于云量和霧量，而且各主要發(fā)生在云層頂部，取決于云量和霧量，而且各個(gè)波段均受到不同程度的影響，嚴(yán)重地削弱了電磁個(gè)波段均受到不同程度的影響，嚴(yán)重地削弱了電磁波強(qiáng)度。波強(qiáng)度。 因此，如果不是專門研究云層，盡量選擇無云的天因此，如果不是專門研究云層，盡量選擇無云的天氣接收遙感信號(hào)，則不用考慮大氣的反射。氣接收遙感信號(hào)，則不用考慮大氣的反射。Date Acquired：1999/09/1

6、04 大氣窗口Atmospheric window ？大氣窗口波段透射率透射率/%應(yīng)用舉例紫外可見光近紅外0.30.4m0.40.7m0.71.15m709580TM1-4、SPOT的HRV近紅外1.32.5m6095TM5、TM7中紅外3.55.0m6070NOAA的AVHRR熱紅外814m80TM6微波1.01.8mm25mm101000mm35405070100Radarsat大氣窗口5 輻射傳輸方程(Radiation transfer equation)Solar irradiance Reflectance from study area,Various Paths of Sate

7、llite Received RadianceDiffuse sky irradiance Total radiance at the sensorL L L Reflectance from neighboring area,123Remote sensor detectorAtmosphere541,3,5EL900Tv T 00 vpTSInrrEd地物反射太陽輻射STPLLL大氣校正：去霧a) Image containing substantial haze prior to atmospheric correction. b) Image after atmospheric cor

8、rection using ATCOR (Courtesy Leica Geosystems and DLR, the German Aerospace Centre). Jensen 2005（2）地物發(fā)射輻射pLdEsLgL0EgE大氣的熱輻射大氣的熱輻射地面熱輻射地面熱輻射4.14.1輻射校正概述輻射校正概述 1 1、輻射校正的含義、輻射校正的含義 利用傳感器觀測(cè)目標(biāo)物輻射或反射的電磁能量時(shí)，傳利用傳感器觀測(cè)目標(biāo)物輻射或反射的電磁能量時(shí)，傳感器得到的測(cè)量值與目標(biāo)物的光譜反射率或光譜輻射亮度等感器得到的測(cè)量值與目標(biāo)物的光譜反射率或光譜輻射亮度等物理量是不一致的，這是因?yàn)槲锢砹渴遣灰恢碌?，這

9、是因?yàn)闇y(cè)量值中包含太陽位置及角度測(cè)量值中包含太陽位置及角度條件、薄霧等大氣條件所引起的失真。條件、薄霧等大氣條件所引起的失真。為了正確評(píng)價(jià)目標(biāo)物為了正確評(píng)價(jià)目標(biāo)物的反射特性及輻射特性，必須消除這些失真。的反射特性及輻射特性，必須消除這些失真。 輻射量校正輻射量校正（radiometric correctionradiometric correction） ：消除圖：消除圖像數(shù)據(jù)依附在輻射亮度中的各種失真的過程。像數(shù)據(jù)依附在輻射亮度中的各種失真的過程。2 2、輻射傳輸方程、輻射傳輸方程2 2、輻射傳輸方程、輻射傳輸方程空輻射照度；為大氣輻射所形成的天為平臺(tái)高度；發(fā)射通量密度；為與地物同溫度黑體的

10、數(shù)；為地物的波譜發(fā)射率系為太陽天頂角；區(qū)段大氣層的光學(xué)厚度到為為太陽輻射照度；為地物的波譜反射系數(shù)數(shù)；為傳感器的光譜響應(yīng)系bHWZZZZTEKbeWeEKEeHTeZZT)(),()()(21210), 0(sec),(021 傳感器輸出的能量除了與地物本身的反射和發(fā)射波譜傳感器輸出的能量除了與地物本身的反射和發(fā)射波譜特性有關(guān)，還與傳感器的光譜響應(yīng)特性、大氣條件、光照特性有關(guān)，還與傳感器的光譜響應(yīng)特性、大氣條件、光照情況等因素有關(guān)。情況等因素有關(guān)。3、輻射誤差產(chǎn)生的原因、輻射誤差產(chǎn)生的原因 輻射誤差輻射誤差：傳感器得到的測(cè)量值與目標(biāo)的光譜反射率：傳感器得到的測(cè)量值與目標(biāo)的光譜反射率或光譜輻射亮

11、度等物理量之間的差值?；蚬庾V輻射亮度等物理量之間的差值。 由遙感成像過程的復(fù)雜性可知，傳感器接收到的電磁波由遙感成像過程的復(fù)雜性可知，傳感器接收到的電磁波能量包含能量包含3部分：部分： a 太陽輻射經(jīng)大氣衰減后照射到地表，經(jīng)地面反射后太陽輻射經(jīng)大氣衰減后照射到地表，經(jīng)地面反射后又經(jīng)大氣第二衰減進(jìn)入傳感器的能量又經(jīng)大氣第二衰減進(jìn)入傳感器的能量 b 地面本身輻射的能量經(jīng)大氣后進(jìn)入傳感器的能量地面本身輻射的能量經(jīng)大氣后進(jìn)入傳感器的能量 c 大氣散射、反射和輻射的能量大氣散射、反射和輻射的能量 傳感器輸出的能量還與傳感器的光譜響應(yīng)系數(shù)有關(guān)。傳感器輸出的能量還與傳感器的光譜響應(yīng)系數(shù)有關(guān)。所以輻射誤差產(chǎn)生

12、的原因有兩種：傳感器的響應(yīng)特性和外界所以輻射誤差產(chǎn)生的原因有兩種：傳感器的響應(yīng)特性和外界環(huán)境。環(huán)境。1 1）由遙感器的響應(yīng)特性引起的輻射誤差）由遙感器的響應(yīng)特性引起的輻射誤差（1 1）光學(xué)攝影機(jī)引起的輻射誤差光學(xué)攝影機(jī)引起的輻射誤差 在使用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)中，例如在攝像面中，存在在使用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)中，例如在攝像面中，存在著邊緣部分與中著邊緣部分與中心部分的透射光強(qiáng)度不一致心部分的透射光強(qiáng)度不一致。使同一類地物在圖像上不同位置有不。使同一類地物在圖像上不同位置有不同的灰度值。如果以光軸到攝象面邊緣的視場(chǎng)角為同的灰度值。如果以光軸到攝象面邊緣的視場(chǎng)角為，則理想的光，則理想的光學(xué)系統(tǒng)中某點(diǎn)的光量與學(xué)

13、系統(tǒng)中某點(diǎn)的光量與coscosn n幾乎成正比，利用這一性質(zhì)可以進(jìn)行幾乎成正比，利用這一性質(zhì)可以進(jìn)行校正（校正（coscosn n校正校正）。）。 （2 2）由光電掃描儀引起的輻射誤差）由光電掃描儀引起的輻射誤差 光電轉(zhuǎn)換誤差；光電轉(zhuǎn)換誤差； 探測(cè)器增益變化引起的誤差；探測(cè)器增益變化引起的誤差； 由于光電變換系統(tǒng)的靈敏度特性通常有很高的重復(fù)性，所以可以由于光電變換系統(tǒng)的靈敏度特性通常有很高的重復(fù)性，所以可以定期地在地面測(cè)定其特性，根據(jù)測(cè)定值進(jìn)行校正。定期地在地面測(cè)定其特性，根據(jù)測(cè)定值進(jìn)行校正。2 2）因大氣影響引起的輻射誤差）因大氣影響引起的輻射誤差 進(jìn)入大氣的太陽輻射會(huì)發(fā)生反射、折射、吸收、

14、散射進(jìn)入大氣的太陽輻射會(huì)發(fā)生反射、折射、吸收、散射和透射。其中對(duì)傳感器接收影響較大的是和透射。其中對(duì)傳感器接收影響較大的是吸收和散射。吸收和散射。選擇散射選擇散射非選擇散射非選擇散射瑞利散射瑞利散射米散射米散射大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 無大氣：無大氣： 在沒有大氣存在時(shí)，傳感器接收的輻照度，只與太在沒有大氣存在時(shí)，傳感器接收的輻照度，只與太陽輻射到地面的輻照度和地物反射率有關(guān)。陽輻射到地面的輻照度和地物反射率有關(guān)。 設(shè)設(shè)E0為波長(zhǎng)為波長(zhǎng)的入射輻照度，的入射輻照度，為入射方向的天為入射方向的天頂角，當(dāng)無大氣存在時(shí)，地面上單位面積的輻照度頂角，當(dāng)無大氣存在時(shí)，地面上單位面積的輻照度為：

15、為： cos0EE 大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 假定地表面是朗伯體，假定地表面是朗伯體， 其表面為漫反射，則某方向物體的亮度為其表面為漫反射，則某方向物體的亮度為： 是地物反射率；是地物反射率； 是球面度（半球反射）是球面度（半球反射） cos00ERERLR大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 傳感器接收信號(hào)時(shí)，傳感器接收信號(hào)時(shí)， 受儀器的影響還有一個(gè)系統(tǒng)增益因子受儀器的影響還有一個(gè)系統(tǒng)增益因子 ，這是進(jìn)入傳感器的亮度值為：這是進(jìn)入傳感器的亮度值為：Scos00SERL大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 由于大氣的存在，由于大氣的存在， 輻射經(jīng)過大氣吸收和散射，透過率小于輻射經(jīng)過

16、大氣吸收和散射，透過率小于1 1，從而減，從而減弱了原信號(hào)的強(qiáng)度。同時(shí)大氣的散射光也有一部分弱了原信號(hào)的強(qiáng)度。同時(shí)大氣的散射光也有一部分直接或經(jīng)過地物反射進(jìn)入到傳感器，這兩部分輻射直接或經(jīng)過地物反射進(jìn)入到傳感器，這兩部分輻射又增強(qiáng)了信號(hào)，但卻不是有用的。在入射方向有與又增強(qiáng)了信號(hào)，但卻不是有用的。在入射方向有與入射天頂角入射天頂角和波長(zhǎng)和波長(zhǎng)有關(guān)的透過率有關(guān)的透過率T；反射后，；反射后，在反射方向上有與反射大頂角在反射方向上有與反射大頂角和波長(zhǎng)和波長(zhǎng)又有關(guān)的又有關(guān)的透過率透過率T。因此進(jìn)入傳感器的亮度值為。因此進(jìn)入傳感器的亮度值為 cos01STETRL大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 大

17、氣對(duì)輻射散射后，大氣對(duì)輻射散射后， 來自各個(gè)方向的散射又重新以漫入射的形式照射地來自各個(gè)方向的散射又重新以漫入射的形式照射地物，其輻照度為物，其輻照度為ED，經(jīng)過地物的反射及反射路徑上，經(jīng)過地物的反射及反射路徑上大氣的吸收進(jìn)入傳感器，其亮度值為（此值通常很大氣的吸收進(jìn)入傳感器，其亮度值為（此值通常很小，有人主張忽略不計(jì)）小，有人主張忽略不計(jì)）DESTRL2大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 相當(dāng)部分的散射光相當(dāng)部分的散射光 向上通過大氣直接進(jìn)入傳感器，這部分輻射稱為程向上通過大氣直接進(jìn)入傳感器，這部分輻射稱為程輻射輻射度，亮度為度，亮度為 。pL大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析 可見，由

18、于大氣影響的存在，實(shí)際到達(dá)傳可見，由于大氣影響的存在，實(shí)際到達(dá)傳感器的輻射亮度是前面所分析的三感器的輻射亮度是前面所分析的三項(xiàng)之和，項(xiàng)之和，即即pLLLL21pDSLETESRTL)cos(0大氣影響的定量分析大氣影響的定量分析比較以下兩個(gè)公式：比較以下兩個(gè)公式： 大氣的主要影響是減少了大氣的主要影響是減少了圖像的對(duì)比度，使圖像的對(duì)比度，使原始信號(hào)和背景信號(hào)都增加了因子。原始信號(hào)和背景信號(hào)都增加了因子。 pDSLETESRTL)cos(0cos00SERL 散射作用降低遙感影像的反差比。散射作用降低遙感影像的反差比。 無大氣時(shí)（無大氣時(shí)（a)a)白處亮度值為白處亮度值為50，黑處亮度值為，黑處

19、亮度值為0，則亮，則亮度對(duì)比度對(duì)比C1 =（500）501。當(dāng)有大氣影響時(shí)。當(dāng)有大氣影響時(shí)(b)(b)，乘上，乘上透過率后假定減少透過率后假定減少10，亮度值減少到，亮度值減少到45，而由于散射存，而由于散射存在，黑白處亮度均增加在，黑白處亮度均增加 10，這樣亮度對(duì)比變成，這樣亮度對(duì)比變成 C2 =（55-10)/)/559/ /11。3）因太陽輻射引起的輻射誤差）因太陽輻射引起的輻射誤差 （1）太陽位置引起的輻射誤差）太陽位置引起的輻射誤差 ( , )()sinEE 太陽高度角還會(huì)使圖像上產(chǎn)生陰影壓蓋其它地物影像，太陽高度角還會(huì)使圖像上產(chǎn)生陰影壓蓋其它地物影像，從而影響了遙感圖像的定量分析

20、和自動(dòng)識(shí)別。從而影響了遙感圖像的定量分析和自動(dòng)識(shí)別。 為了減少誤差，遙感的衛(wèi)星軌道大多設(shè)在同一個(gè)地方時(shí)為了減少誤差，遙感的衛(wèi)星軌道大多設(shè)在同一個(gè)地方時(shí)間通過當(dāng)?shù)厣峡?，但由于季?jié)的變化和地理經(jīng)緯度的變化，間通過當(dāng)?shù)厣峡?，但由于季?jié)的變化和地理經(jīng)緯度的變化，造成太陽高度角和方位角的變化是不可避免的。造成太陽高度角和方位角的變化是不可避免的。 如果太陽高度角和方位如果太陽高度角和方位角不同，則地面物體入射照角不同，則地面物體入射照度也就發(fā)生變化，地物的反度也就發(fā)生變化，地物的反射率也就隨之改變。射率也就隨之改變。 （2）地形起伏引起的輻射誤差）地形起伏引起的輻射誤差 地形傾斜的影響校正：地形傾斜的影

21、響校正：當(dāng)?shù)匦蝺A斜時(shí)，經(jīng)過地表擴(kuò)散、當(dāng)?shù)匦蝺A斜時(shí)，經(jīng)過地表擴(kuò)散、反射再入射到遙感器的太陽光的輻射亮度就會(huì)依傾斜度反射再入射到遙感器的太陽光的輻射亮度就會(huì)依傾斜度而變化?？梢圆扇∮枚兓??？梢圆扇∮玫乇淼姆ň€矢量和太陽光入射矢量地表的法線矢量和太陽光入射矢量的夾角進(jìn)行校正的夾角進(jìn)行校正的方法，以及對(duì)消除了光路輻射成分的的方法，以及對(duì)消除了光路輻射成分的圖像數(shù)據(jù)采用波段間的比值進(jìn)行校正的方法等。圖像數(shù)據(jù)采用波段間的比值進(jìn)行校正的方法等。 由遙感器引起的誤差或由太陽高度引起的誤差，一般在由遙感器引起的誤差或由太陽高度引起的誤差，一般在數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中由生產(chǎn)單位根據(jù)遙感器參數(shù)進(jìn)行校正，而不數(shù)據(jù)生產(chǎn)過程中

22、由生產(chǎn)單位根據(jù)遙感器參數(shù)進(jìn)行校正，而不需要用戶進(jìn)行自行處理。用戶應(yīng)該考慮大氣影響引起的輻射需要用戶進(jìn)行自行處理。用戶應(yīng)該考慮大氣影響引起的輻射畸變?；?。 4）其它原因引起的輻射誤差）其它原因引起的輻射誤差 遙感影像中有時(shí)因各檢測(cè)器特性的差別、干擾、故障等遙感影像中有時(shí)因各檢測(cè)器特性的差別、干擾、故障等原因引起不正常的條紋和斑點(diǎn)。原因引起不正常的條紋和斑點(diǎn)。 條紋誤差主要是由檢測(cè)器引起的，斑點(diǎn)誤差主要由噪聲條紋誤差主要是由檢測(cè)器引起的，斑點(diǎn)誤差主要由噪聲或磁帶的誤碼率等原因造成，具有分散和孤立的特點(diǎn)?；虼艓У恼`碼率等原因造成，具有分散和孤立的特點(diǎn)。4 4、輻射校正的目的、輻射校正的目的 盡可能

23、消除因傳感器自身?xiàng)l件、薄霧等大氣條件、太盡可能消除因傳感器自身?xiàng)l件、薄霧等大氣條件、太陽位置和角度條件及某些不可避免的噪聲，而引起的傳感陽位置和角度條件及某些不可避免的噪聲，而引起的傳感器的測(cè)量值與目標(biāo)的光譜反射率或光譜輻射亮度等物理量器的測(cè)量值與目標(biāo)的光譜反射率或光譜輻射亮度等物理量之間的差異，盡可能恢復(fù)圖像的本來面目，為遙感圖像的之間的差異，盡可能恢復(fù)圖像的本來面目，為遙感圖像的識(shí)別、分類、解譯等后續(xù)工作打下基礎(chǔ)。識(shí)別、分類、解譯等后續(xù)工作打下基礎(chǔ)。4.24.2輻射誤差校正的原理和方法輻射誤差校正的原理和方法 4.2.14.2.1因傳感器靈敏度特性引起的輻射誤差校正因傳感器靈敏度特性引起的

24、輻射誤差校正1.光學(xué)鏡頭的非均勻性引起的邊緣減光現(xiàn)象的校正光學(xué)鏡頭的非均勻性引起的邊緣減光現(xiàn)象的校正 邊緣減光：由于透鏡光學(xué)特性的非均勻性，在其成像平邊緣減光：由于透鏡光學(xué)特性的非均勻性，在其成像平面上存在著邊緣部分比中間部分暗的現(xiàn)象。面上存在著邊緣部分比中間部分暗的現(xiàn)象。 如圖，如果光線以平行如圖，如果光線以平行于主光軸的方向通過透鏡到達(dá)于主光軸的方向通過透鏡到達(dá)像平面像平面o點(diǎn)的光強(qiáng)度為點(diǎn)的光強(qiáng)度為E0，以，以與主光軸成與主光軸成角度的方向通過角度的方向通過鏡頭達(dá)到像平面鏡頭達(dá)到像平面P P點(diǎn)的光強(qiáng)度點(diǎn)的光強(qiáng)度為為E EP P，則，則 E EP PE E0 0coscos4 4利用此性質(zhì)可

25、進(jìn)行邊緣減光現(xiàn)利用此性質(zhì)可進(jìn)行邊緣減光現(xiàn)象造成的輻射畸變校正。象造成的輻射畸變校正。 另外，機(jī)載成像光譜圖像的邊緣輻射另外，機(jī)載成像光譜圖像的邊緣輻射畸變與儀器大視場(chǎng)角有關(guān)，掃描角較大時(shí)，畸變與儀器大視場(chǎng)角有關(guān)，掃描角較大時(shí)，光線路徑長(zhǎng)，大氣衰減越嚴(yán)重；視覺上表現(xiàn)光線路徑長(zhǎng)，大氣衰減越嚴(yán)重；視覺上表現(xiàn)為為圖像存在明顯的沿掃描方向的輻射亮度不圖像存在明顯的沿掃描方向的輻射亮度不均。均。2、條紋誤差的校正、條紋誤差的校正 遙感影像中條紋誤差判定和消弱的常用方法有：平均遙感影像中條紋誤差判定和消弱的常用方法有：平均值法、直方圖法及在垂直掃描線方向上采用最近鄰點(diǎn)法或值法、直方圖法及在垂直掃描線方向上采

26、用最近鄰點(diǎn)法或三次褶積法等。三次褶積法等。 去條帶去條帶 成象時(shí)，由于檢測(cè)系統(tǒng)某一掃描線上故障造成掃描線脫落。成象時(shí)，由于檢測(cè)系統(tǒng)某一掃描線上故障造成掃描線脫落。這時(shí)往往沒有任何信息，在圖像只顯示一條黑線，有時(shí)也會(huì)這時(shí)往往沒有任何信息，在圖像只顯示一條黑線，有時(shí)也會(huì)出現(xiàn)分段黑線，這些均稱條帶噪聲。出現(xiàn)分段黑線，這些均稱條帶噪聲。 一般說，去條帶的辦法較簡(jiǎn)單，多用條帶上行和下行的均值一般說，去條帶的辦法較簡(jiǎn)單，多用條帶上行和下行的均值來代替。當(dāng)像元位（來代替。當(dāng)像元位（i,j）用）用g(i,j)來代替，則來代替，則2j)1,g(ij)1,g(ij)g(i, 對(duì)于遙感圖像可以直接在圖像上目視觀察條

27、帶對(duì)于遙感圖像可以直接在圖像上目視觀察條帶是否存在，但一般來說，則要設(shè)法讓計(jì)算機(jī)自是否存在，但一般來說，則要設(shè)法讓計(jì)算機(jī)自動(dòng)查找條帶了。采用公式動(dòng)查找條帶了。采用公式 式中：式中： 為某一像元被計(jì)算前的輸入灰度值為某一像元被計(jì)算前的輸入灰度值)(iijiijmgDdMGijg M為整個(gè)圖像所有像元灰值的平均值 D為整個(gè)圖像所有像元數(shù)灰度值的標(biāo)準(zhǔn)偏差 mi為每條掃描線上像元灰度平均值 di為每條掃描線上像元灰度的標(biāo)準(zhǔn)偏差SjijigSm11SjijLigNM1111)(121NMgDSjijLi1)(12SmgdSiiiji 以上各式中的以上各式中的i,j表示圖像行列順序號(hào)，其中表示圖像行列順序

28、號(hào)，其中i=1,2,L； j=1,2,S 按照上面查找條帶公式。如果第按照上面查找條帶公式。如果第i行是一個(gè)條行是一個(gè)條帶，由于條帶上所有像元都是零級(jí)灰值，故帶，由于條帶上所有像元都是零級(jí)灰值，故mi和和di計(jì)算出來也為零值，最后計(jì)算的計(jì)算出來也為零值，最后計(jì)算的Gij的灰度的灰度值應(yīng)該等于整個(gè)像幅灰度值的平均值值應(yīng)該等于整個(gè)像幅灰度值的平均值M，即計(jì)，即計(jì)算出來第算出來第 i 行的所有像元的灰值都相等（也即行的所有像元的灰值都相等（也即等于某一常數(shù)時(shí)），說明第等于某一常數(shù)時(shí)），說明第 i 行是一個(gè)條帶，行是一個(gè)條帶，需進(jìn)行去條帶處理。需進(jìn)行去條帶處理。3.斑點(diǎn)誤差的校正斑點(diǎn)誤差的校正 1）斑

29、點(diǎn)的判定）斑點(diǎn)的判定 當(dāng)所要判定的像元亮度值當(dāng)所要判定的像元亮度值fij與周圍鄰點(diǎn)像元亮度平均與周圍鄰點(diǎn)像元亮度平均值之差超過給定閾值值之差超過給定閾值1；或所要判定的像元與周圍像元亮；或所要判定的像元與周圍像元亮度值的方差度值的方差2減去影像亮度值的平均方差減去影像亮度值的平均方差 大于給定閾值大于給定閾值2，則認(rèn)為該像元是斑點(diǎn)。周圍鄰點(diǎn)像元的數(shù)目可以是八，則認(rèn)為該像元是斑點(diǎn)。周圍鄰點(diǎn)像元的數(shù)目可以是八鄰點(diǎn)或四鄰點(diǎn)。鄰點(diǎn)或四鄰點(diǎn)。2 2）斑點(diǎn)的校正）斑點(diǎn)的校正 校正后的斑點(diǎn)亮度值取其鄰域像元亮度值的平均值或校正后的斑點(diǎn)亮度值取其鄰域像元亮度值的平均值或用三次褶積法進(jìn)行修正。注意斑點(diǎn)的消減應(yīng)與

30、圖像本身的邊用三次褶積法進(jìn)行修正。注意斑點(diǎn)的消減應(yīng)與圖像本身的邊緣信息區(qū)分開來。通常邊緣附近的斑點(diǎn)不進(jìn)行校正，影像四緣信息區(qū)分開來。通常邊緣附近的斑點(diǎn)不進(jìn)行校正，影像四周的像元不進(jìn)行斑點(diǎn)校正。周的像元不進(jìn)行斑點(diǎn)校正。 4.數(shù)字影像的灰度一致化數(shù)字影像的灰度一致化 在做鑲嵌圖時(shí)，由于影像不是在同一時(shí)間拍攝的，因在做鑲嵌圖時(shí)，由于影像不是在同一時(shí)間拍攝的，因而存在灰度狀況不一致的問題，除了需要根據(jù)位置找出需要而存在灰度狀況不一致的問題，除了需要根據(jù)位置找出需要的圖像以外，主要是匹配圖像的攝影密度和反差比。以制作的圖像以外，主要是匹配圖像的攝影密度和反差比。以制作均勻的鑲嵌圖。均勻的鑲嵌圖。 常用的

31、灰度一致化的方法：常用的灰度一致化的方法： 1）等概率變換）等概率變換 利用重疊部分灰度分布應(yīng)相同這一性質(zhì)。利用重疊部分灰度分布應(yīng)相同這一性質(zhì)。 設(shè)有設(shè)有F、G兩張影像，以影像兩張影像，以影像F為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行變換。在重疊部為標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行變換。在重疊部分影像分影像G上的灰度值小于上的灰度值小于gi的像元的百分?jǐn)?shù)為的像元的百分?jǐn)?shù)為P，對(duì)應(yīng)在影像，對(duì)應(yīng)在影像F上占有同樣百分?jǐn)?shù)上占有同樣百分?jǐn)?shù)P的像元的灰度值應(yīng)為的像元的灰度值應(yīng)為fi，這樣就找到了，這樣就找到了gi應(yīng)變換成的灰度值應(yīng)變換成的灰度值gifi；類似可以找出重疊部分影像；類似可以找出重疊部分影像G上所上所有有g(shù)值應(yīng)變換成的亮度值值應(yīng)變換成的亮度值g

32、。據(jù)此列出變換表，就可將影像。據(jù)此列出變換表，就可將影像G各像元的灰度值變換為滿足鑲嵌衛(wèi)片灰度一致的影像各像元的灰度值變換為滿足鑲嵌衛(wèi)片灰度一致的影像G。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單（求出灰度變換表即可），變換效果較好優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單（求出灰度變換表即可），變換效果較好（利用了重疊部分的全部像元灰度，非線性變換）。（利用了重疊部分的全部像元灰度，非線性變換）。 缺點(diǎn)：由于按概率分布進(jìn)行像元灰度變換，因而存在位缺點(diǎn)：由于按概率分布進(jìn)行像元灰度變換，因而存在位置配準(zhǔn)誤差。置配準(zhǔn)誤差。2）線性灰度變換）線性灰度變換 在兩張影像的重疊部分各取出相對(duì)應(yīng)的在兩張影像的重疊部分各取出相對(duì)應(yīng)的n個(gè)點(diǎn)，并利用個(gè)點(diǎn)，并利用這些點(diǎn)建立線

33、性回歸方程，然后運(yùn)用最小二乘法求線性方程這些點(diǎn)建立線性回歸方程，然后運(yùn)用最小二乘法求線性方程系數(shù)的估計(jì)值，由此以其中一幅影像為標(biāo)準(zhǔn)，即可達(dá)到兩幅系數(shù)的估計(jì)值，由此以其中一幅影像為標(biāo)準(zhǔn)，即可達(dá)到兩幅圖像的灰度一致。圖像的灰度一致。 優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，優(yōu)點(diǎn)：簡(jiǎn)單，n足夠大時(shí)有一定精度。足夠大時(shí)有一定精度。 缺點(diǎn)：仍存在位置配準(zhǔn)誤差。缺點(diǎn)：仍存在位置配準(zhǔn)誤差。4.2.24.2.2傳感器端的輻射誤差校正傳感器端的輻射誤差校正 掃描方式的傳感器中，傳感器接收系統(tǒng)收集掃描方式的傳感器中，傳感器接收系統(tǒng)收集到的電磁波信號(hào)需經(jīng)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)變成電信到的電磁波信號(hào)需經(jīng)光電轉(zhuǎn)換系統(tǒng)變成電信號(hào)記錄下來，該信號(hào)量化成為離散的

34、灰度級(jí)號(hào)記錄下來，該信號(hào)量化成為離散的灰度級(jí)別，僅在圖像中具有相對(duì)大小的意義，沒有別，僅在圖像中具有相對(duì)大小的意義，沒有物理意義，經(jīng)輻射校正后為輻量度或反射率，物理意義，經(jīng)輻射校正后為輻量度或反射率，具有物理意義。具有物理意義。 例如：例如：Landsat衛(wèi)星的衛(wèi)星的MSS圖像和圖像和TM圖像對(duì)其傳感器的圖像對(duì)其傳感器的輸出進(jìn)行校正公式：輸出進(jìn)行校正公式： R是傳感器輸出的輻射亮度；是傳感器輸出的輻射亮度；V是已校正過的數(shù)據(jù)，是已校正過的數(shù)據(jù)， Rmax、Rmin為探測(cè)器能夠輸出的最大、最小輻射亮度；為探測(cè)器能夠輸出的最大、最小輻射亮度； Dmax為最大地面分辨率；為最大地面分辨率；maxmi

35、nmaxminDVRRRR 已建立探測(cè)器的已知輻射值與作為量化結(jié)果輸出的已建立探測(cè)器的已知輻射值與作為量化結(jié)果輸出的DN值之間值之間的關(guān)系：的關(guān)系：式中：式中：DN傳感器記錄下的數(shù)字化值（傳感器記錄下的數(shù)字化值（Digital Number） G響應(yīng)函數(shù)的斜率（通道增益，響應(yīng)函數(shù)的斜率（通道增益，Gain） L實(shí)測(cè)的光譜輻射量（整個(gè)通道的光譜帶寬）實(shí)測(cè)的光譜輻射量（整個(gè)通道的光譜帶寬） B響應(yīng)函數(shù)的截距（通道偏移量，響應(yīng)函數(shù)的截距（通道偏移量，Bias）BGLDN傳感器光譜線性響應(yīng)曲線將上述光譜響應(yīng)曲線的兩個(gè)坐標(biāo)軸翻轉(zhuǎn)后寫成：MINMINMAXLDNLLL255只要傳感器校準(zhǔn)的Lmax和Lmi

36、n的值已知，上述方程可以用來將特定波段的波段的任何DN值轉(zhuǎn)換為該波段的光譜輻射率的絕對(duì)單位 TM 對(duì)應(yīng)的Lmax和Lmin波 段Lmin / Lmax1-0.0099/1.0042-0.0227/2.4043-0.0083/1.4104-0.0194/2.6605-0.00799/0.58736-0.00375/0.359570.1534/1.8964.34.3大氣校正大氣校正 消除由大氣散射引起的輻射誤差處理過消除由大氣散射引起的輻射誤差處理過程稱為大氣校正。在遙感圖像中，衛(wèi)星遙感程稱為大氣校正。在遙感圖像中，衛(wèi)星遙感圖像需要進(jìn)行大氣校正。航空攝影獲取的圖圖像需要進(jìn)行大氣校正。航空攝影獲取的

37、圖像，根據(jù)飛行高度的情況，可以不進(jìn)行。像，根據(jù)飛行高度的情況，可以不進(jìn)行。大氣影響的分析大氣影響的分析 嚴(yán)格地說，去除大氣影響是將公式嚴(yán)格地說，去除大氣影響是將公式 中的附加項(xiàng)和附加因子求出，最終求出地物反射中的附加項(xiàng)和附加因子求出，最終求出地物反射率率R，從而恢復(fù)遙感影像中地面目標(biāo)的真實(shí)面目。，從而恢復(fù)遙感影像中地面目標(biāo)的真實(shí)面目。當(dāng)大氣透過率變化不大時(shí)，有時(shí)只要去掉含當(dāng)大氣透過率變化不大時(shí)，有時(shí)只要去掉含ED和和L Lp p的數(shù)據(jù)項(xiàng)就可修正圖像的亮度，使圖像中像元之間的數(shù)據(jù)項(xiàng)就可修正圖像的亮度，使圖像中像元之間的亮度變化真正反映不同像元地物反射率之間的變的亮度變化真正反映不同像元地物反射率

38、之間的變化關(guān)系?；P(guān)系。pDSLETESRTL)cos(0大氣影響的分析大氣影響的分析 精確的校正公式需要找出每個(gè)波段像元亮精確的校正公式需要找出每個(gè)波段像元亮度值與地物反射率的關(guān)系。為此需得到衛(wèi)星飛度值與地物反射率的關(guān)系。為此需得到衛(wèi)星飛行時(shí)的大氣參數(shù)，以求出透過率行時(shí)的大氣參數(shù)，以求出透過率T T、T T等因等因子。如果不通過特別的觀測(cè)，一般很難得到這子。如果不通過特別的觀測(cè)，一般很難得到這些數(shù)據(jù)，所以，常常采用一些簡(jiǎn)化的處理方法，些數(shù)據(jù)，所以，常常采用一些簡(jiǎn)化的處理方法，只去掉主要的大氣影響，使圖像質(zhì)量滿足基本只去掉主要的大氣影響，使圖像質(zhì)量滿足基本要求。要求。 大氣影響的分析大氣影響的

39、分析 粗略校正指通過比較簡(jiǎn)便的方法去掉式粗略校正指通過比較簡(jiǎn)便的方法去掉式 中的中的Lp，即，即程輻射度程輻射度，從而改善圖像質(zhì)量。式中還有，從而改善圖像質(zhì)量。式中還有漫漫入射因子入射因子ED及其他如透過率等影響，這些因子都作為地及其他如透過率等影響，這些因子都作為地物反射率的因子出現(xiàn)，直接相減不易去除，常用比值法物反射率的因子出現(xiàn)，直接相減不易去除，常用比值法或其他校正方法去除。嚴(yán)格地說，程輻射度的大小與像或其他校正方法去除。嚴(yán)格地說，程輻射度的大小與像元位置有關(guān)，隨大氣條件、太陽照射方向和時(shí)間變化而元位置有關(guān)，隨大氣條件、太陽照射方向和時(shí)間變化而變化，但因其變化量微小而忽略?？梢哉J(rèn)為，程輻

40、射度變化，但因其變化量微小而忽略?？梢哉J(rèn)為，程輻射度在同一幅圖像的有限面積內(nèi)是一個(gè)常數(shù)，其值的大小只在同一幅圖像的有限面積內(nèi)是一個(gè)常數(shù)，其值的大小只與波段有關(guān)。與波段有關(guān)。 pDSLETESRTL)cos(0三種方法：三種方法： 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法統(tǒng)計(jì)學(xué)方法（野外波譜測(cè)試回歸分析法），通過將野（野外波譜測(cè)試回歸分析法），通過將野外實(shí)地波譜測(cè)試獲得的無大氣影響的輻射值與衛(wèi)星傳感器同外實(shí)地波譜測(cè)試獲得的無大氣影響的輻射值與衛(wèi)星傳感器同步觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析計(jì)算，以確定校正量；步觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析計(jì)算，以確定校正量； 輻射傳遞方程計(jì)算法輻射傳遞方程計(jì)算法，測(cè)量大氣參數(shù)，按理論公式求，測(cè)量大氣參數(shù)，按理論公式求得大

41、氣干擾輻射量；得大氣干擾輻射量； 波段對(duì)比法波段對(duì)比法，利用某些不受大氣影響或影響很小的波，利用某些不受大氣影響或影響很小的波段來校正其它波段。段來校正其它波段。大氣影響的糾正方法大氣影響的糾正方法4.3.1.4.3.1.統(tǒng)計(jì)學(xué)方法統(tǒng)計(jì)學(xué)方法1 1、內(nèi)部平均法、內(nèi)部平均法 校正后為相對(duì)反射率值，這是基于圖像的方法，校正后為相對(duì)反射率值，這是基于圖像的方法，主要考慮各種因素的乘性貢獻(xiàn)。主要考慮各種因素的乘性貢獻(xiàn)。 它是假定一幅圖像內(nèi)部的地物充分混雜，整幅圖它是假定一幅圖像內(nèi)部的地物充分混雜，整幅圖像的平均光譜基本代表了大氣影響下的太陽光譜信息，像的平均光譜基本代表了大氣影響下的太陽光譜信息，因而

42、，把圖像因而，把圖像DNDN值與整幅圖像的平均輻射光譜值的比值與整幅圖像的平均輻射光譜值的比值作為相對(duì)輻射率。即值作為相對(duì)輻射率。即FR /一般設(shè)定兩個(gè)以上光譜均一、有一定面積大小的目一般設(shè)定兩個(gè)以上光譜均一、有一定面積大小的目標(biāo)標(biāo)分別為暗目標(biāo)和亮目標(biāo)作為定標(biāo)點(diǎn)。假定圖像分別為暗目標(biāo)和亮目標(biāo)作為定標(biāo)點(diǎn)。假定圖像DN值與反射率值與反射率r之間存在線性關(guān)系：之間存在線性關(guān)系： brkDN實(shí)測(cè)兩個(gè)定標(biāo)點(diǎn)的地面反射光譜值，計(jì)算圖像上對(duì)實(shí)測(cè)兩個(gè)定標(biāo)點(diǎn)的地面反射光譜值，計(jì)算圖像上對(duì)應(yīng)像元點(diǎn)的平均輻射光譜。然后，利用線性回歸建應(yīng)像元點(diǎn)的平均輻射光譜。然后，利用線性回歸建立反射光譜與像素見的相互關(guān)系，球場(chǎng)系數(shù)

43、立反射光譜與像素見的相互關(guān)系，球場(chǎng)系數(shù)k,b后就后就得到所有像素得到所有像素DN值與反射率值與反射率r之間的關(guān)系，借此計(jì)之間的關(guān)系，借此計(jì)算任一像素真正的反射率，實(shí)現(xiàn)校正。算任一像素真正的反射率，實(shí)現(xiàn)校正。3 3、野外波譜測(cè)試回歸分析法、野外波譜測(cè)試回歸分析法 令令bRLG，則，則La LG， LG表示地面的實(shí)際輻射率，表示地面的實(shí)際輻射率，即不受大氣影響的值，即不受大氣影響的值，a為大氣影響的附加部分，為大氣影響的附加部分，L為衛(wèi)星觀為衛(wèi)星觀測(cè)結(jié)果。則校正公式測(cè)結(jié)果。則校正公式 LG L a 在獲取地面目標(biāo)圖像的同時(shí)，也可預(yù)先在地面設(shè)置反在獲取地面目標(biāo)圖像的同時(shí)，也可預(yù)先在地面設(shè)置反射率已知

44、的標(biāo)志，或事先測(cè)出若干地面目標(biāo)的反射率，把由射率已知的標(biāo)志，或事先測(cè)出若干地面目標(biāo)的反射率，把由此得到的地面實(shí)況數(shù)據(jù)和傳感器的輸出值進(jìn)行比較，以消弱此得到的地面實(shí)況數(shù)據(jù)和傳感器的輸出值進(jìn)行比較，以消弱大氣的影響。大氣的影響。4.3.2.4.3.2.輻射傳遞方程計(jì)算法輻射傳遞方程計(jì)算法 輻射傳遞方程：輻射傳遞方程：00( ,)THEE e E0為地面目標(biāo)的真實(shí)輻射能量，為地面目標(biāo)的真實(shí)輻射能量，H為大氣層高度，為大氣層高度，E為傳感器接收系為傳感器接收系統(tǒng)所能收集到的電磁波能量。統(tǒng)所能收集到的電磁波能量。 在可見光和近紅外區(qū)，大氣的影響主要是由在可見光和近紅外區(qū)，大氣的影響主要是由氣溶膠氣溶膠引

45、引起的散射造成的，在熱紅外區(qū)，主要由起的散射造成的，在熱紅外區(qū)，主要由水蒸氣水蒸氣的吸收造成。的吸收造成。在獲取地面目標(biāo)圖像的同時(shí)，利用搭載在同一平臺(tái)上的傳在獲取地面目標(biāo)圖像的同時(shí)，利用搭載在同一平臺(tái)上的傳感器測(cè)量氣溶膠和水蒸氣的密度數(shù)據(jù)可近似計(jì)算大氣的衰感器測(cè)量氣溶膠和水蒸氣的密度數(shù)據(jù)可近似計(jì)算大氣的衰減系數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行大氣校正。減系數(shù)，進(jìn)而進(jìn)行大氣校正。 野外波譜測(cè)試回歸分析法需要到野外進(jìn)行與陸地衛(wèi)星野外波譜測(cè)試回歸分析法需要到野外進(jìn)行與陸地衛(wèi)星同步的一致的測(cè)試，輻射傳遞方程計(jì)算法需要測(cè)定具體天同步的一致的測(cè)試，輻射傳遞方程計(jì)算法需要測(cè)定具體天氣條件下的大氣參數(shù)。實(shí)現(xiàn)起來都有困難。氣條件下的

46、大氣參數(shù)。實(shí)現(xiàn)起來都有困難。0( ,)THe 為大氣衰減系數(shù)為大氣衰減系數(shù)4.3.3 4.3.3 波段對(duì)比法波段對(duì)比法 理論依據(jù)：理論依據(jù)：大氣散射的選擇性大氣散射的選擇性，即大氣散射對(duì)短波影響大，即大氣散射對(duì)短波影響大，對(duì)長(zhǎng)波影響?。豢梢园眩ń┘t外圖像當(dāng)做無散射影響的標(biāo)對(duì)長(zhǎng)波影響??；可以把（近）紅外圖像當(dāng)做無散射影響的標(biāo)準(zhǔn)圖像，通過對(duì)不同波段的對(duì)比分析計(jì)算出大氣干擾值。準(zhǔn)圖像，通過對(duì)不同波段的對(duì)比分析計(jì)算出大氣干擾值。1、回歸分析法、回歸分析法 在不受大氣影響的波段和待校正的某一波段圖像中，選在不受大氣影響的波段和待校正的某一波段圖像中，選擇擇最黑最黑區(qū)域中的一系列目標(biāo)，將每一目標(biāo)的兩個(gè)待

47、比較的波區(qū)域中的一系列目標(biāo)，將每一目標(biāo)的兩個(gè)待比較的波段亮度值提取出來進(jìn)行回歸分析。段亮度值提取出來進(jìn)行回歸分析。 如：若對(duì)如：若對(duì)TM3進(jìn)行校正，首先在進(jìn)行校正，首先在TM3上的最黑區(qū)域中上的最黑區(qū)域中選擇一系列目標(biāo)，在找出選擇一系列目標(biāo)，在找出TM7上對(duì)應(yīng)的目標(biāo)，然后取出這兩上對(duì)應(yīng)的目標(biāo)，然后取出這兩個(gè)波段的灰度值，再以個(gè)波段的灰度值，再以(I3,I7)為坐標(biāo)的直角坐標(biāo)系中點(diǎn)繪作為坐標(biāo)的直角坐標(biāo)系中點(diǎn)繪作圖，并做出回歸直線。圖，并做出回歸直線。 利用黑區(qū)數(shù)據(jù)，用最小二乘法作直線擬合計(jì)算得到：利用黑區(qū)數(shù)據(jù)，用最小二乘法作直線擬合計(jì)算得到： 校正公式為：校正公式為：77331333372771

48、()(),() niniIIIIbaIb III 333IIa I3為第三波段校正后的亮度值，對(duì)于任一波段為第三波段校正后的亮度值，對(duì)于任一波段i其校其校正為正為ai，它是第，它是第i波段回歸分析的截距，即校正量。波段回歸分析的截距，即校正量?；貧w方程為：回歸方程為： I3=b3I7+a3 I3,I7為遙感圖像為遙感圖像3波段和波段和7波段的灰波段的灰度值，度值，b3，a3直線的斜率和截距。直線的斜率和截距。2、直方圖法、直方圖法 如果在某一像場(chǎng)中存在亮度值為零的目標(biāo)，例如深海水如果在某一像場(chǎng)中存在亮度值為零的目標(biāo)，例如深海水體、高山背影等，在這種情況下，任一波段亮度值都應(yīng)為零。體、高山背影等

49、，在這種情況下，任一波段亮度值都應(yīng)為零。但實(shí)際上只有不受大氣影響的波段才為零，其它波段由于受但實(shí)際上只有不受大氣影響的波段才為零，其它波段由于受水氣散射、輻射等而使目標(biāo)亮度值不為零。根據(jù)具體像場(chǎng)大水氣散射、輻射等而使目標(biāo)亮度值不為零。根據(jù)具體像場(chǎng)大氣條件，不同波段的校正量氣條件，不同波段的校正量ai是不同的。是不同的。2）直方圖法）直方圖法以陸地衛(wèi)星以陸地衛(wèi)星4、7波段為例波段為例 最黑的目標(biāo)為零值，則最黑的目標(biāo)為零值，則7波段直方圖波段直方圖0亮度值處有像元頻數(shù)，亮度值處有像元頻數(shù)，4波段波段0亮亮度值處沒有像元頻數(shù)，而在度值處沒有像元頻數(shù)，而在a4亮度值處有像元頻數(shù)，則認(rèn)為亮度值處有像元頻

50、數(shù)，則認(rèn)為a4就是大氣散就是大氣散射的影響，即第四波段圖像的校正量。于是從各像元亮度值中減去射的影響，即第四波段圖像的校正量。于是從各像元亮度值中減去a4就實(shí)就實(shí)現(xiàn)了校正?，F(xiàn)了校正。4.4 4.4 地面輻射校正地面輻射校正 4.4.1.太陽輻射誤差校正太陽輻射誤差校正1、公式法、公式法 太陽高度角引起的畸變校正是將太陽光線太陽高度角引起的畸變校正是將太陽光線傾斜照射時(shí)獲取的圖像，校正為太陽光線垂直傾斜照射時(shí)獲取的圖像，校正為太陽光線垂直照射時(shí)獲取的圖像。太陽高度角照射時(shí)獲取的圖像。太陽高度角的確定：的確定： 為圖像對(duì)應(yīng)地區(qū)的地理緯度；為圖像對(duì)應(yīng)地區(qū)的地理緯度； 為成像時(shí)為成像時(shí)太陽直射點(diǎn)的地理

51、緯度；太陽直射點(diǎn)的地理緯度；t t為時(shí)角（地區(qū)經(jīng)度與為時(shí)角（地區(qū)經(jīng)度與成像時(shí)太陽直射點(diǎn)地區(qū)經(jīng)度的經(jīng)差）。成像時(shí)太陽直射點(diǎn)地區(qū)經(jīng)度的經(jīng)差）。sinsinsincoscoscost 太陽高度角的校正是通過調(diào)整一幅圖像內(nèi)的平均灰度來實(shí)太陽高度角的校正是通過調(diào)整一幅圖像內(nèi)的平均灰度來實(shí)現(xiàn)的，在太陽高度求出后，太陽以太陽高度角現(xiàn)的，在太陽高度求出后，太陽以太陽高度角斜射時(shí)得斜射時(shí)得到的圖像到的圖像g(x,y)與直射時(shí)得到的圖像與直射時(shí)得到的圖像f(x,y)的關(guān)系：的關(guān)系： 或者用下式校正：或者用下式校正：( , )( , )sing x yf x y cosDNDNi DNDN i為太陽天頂角，為太陽天

52、頂角， 為校正后的亮度值；為校正后的亮度值； 為原來的亮為原來的亮度值。這種校正和補(bǔ)償，主要應(yīng)用于比較不同太陽角的多日度值。這種校正和補(bǔ)償，主要應(yīng)用于比較不同太陽角的多日期圖像。期圖像。太陽方位角太陽方位角引起的圖像輻射值誤差通常只對(duì)圖像細(xì)節(jié)特征產(chǎn)生引起的圖像輻射值誤差通常只對(duì)圖像細(xì)節(jié)特征產(chǎn)生影響，采用與高度角類似的方法進(jìn)行校正處理影響，采用與高度角類似的方法進(jìn)行校正處理 當(dāng)研究相鄰地區(qū)跨越不同時(shí)期的兩幅圖像時(shí)，為了使兩個(gè)當(dāng)研究相鄰地區(qū)跨越不同時(shí)期的兩幅圖像時(shí)，為了使兩個(gè)部分便于銜接或鑲嵌，也可作太陽角校正。校正的方法是部分便于銜接或鑲嵌，也可作太陽角校正。校正的方法是以其中一幅圖像為標(biāo)準(zhǔn)，而

53、校正另一幅圖像，使之與參考以其中一幅圖像為標(biāo)準(zhǔn)，而校正另一幅圖像，使之與參考圖像相近似。圖像相近似。 若參考圖像的太陽天頂角為若參考圖像的太陽天頂角為i1，要校正的圖像的太陽天，要校正的圖像的太陽天頂角為頂角為i2，其亮度值為，其亮度值為DN表示，則校正后的亮度值表示，則校正后的亮度值DN為為12coscosiDNDNi 2、波段比值法、波段比值法 比值圖像是用同步獲取的相同地區(qū)的任意兩個(gè)波段圖像相比值圖像是用同步獲取的相同地區(qū)的任意兩個(gè)波段圖像相除而得到的新圖像。在多光譜圖像上，地物陰影區(qū)的灰度值可除而得到的新圖像。在多光譜圖像上，地物陰影區(qū)的灰度值可以認(rèn)為是無陰影時(shí)的影像灰度值再加上對(duì)各波

54、段影響相同的陰以認(rèn)為是無陰影時(shí)的影像灰度值再加上對(duì)各波段影響相同的陰影亮度值，所以，當(dāng)兩個(gè)波段相除時(shí)，陰影的影響在比值圖像影亮度值，所以，當(dāng)兩個(gè)波段相除時(shí)，陰影的影響在比值圖像上基本被消除。上基本被消除。4.4.2.4.4.2.地形起伏引起的輻射誤差校正地形起伏引起的輻射誤差校正 太陽光線和地表作用以后再反射到傳感器的太陽光的輻射太陽光線和地表作用以后再反射到傳感器的太陽光的輻射亮度和地面傾斜度有關(guān)，可利用地表法線矢量與太陽入射亮度和地面傾斜度有關(guān)，可利用地表法線矢量與太陽入射矢量?jī)烧叩膴A角來校正。如果有多個(gè)波段輻射的數(shù)據(jù)，利矢量?jī)烧叩膴A角來校正。如果有多個(gè)波段輻射的數(shù)據(jù)，利用波段比值也可以消

55、除地形傾斜的影響。用波段比值也可以消除地形傾斜的影響。 如果光線垂直入射時(shí)水平地表受到的光照強(qiáng)度為如果光線垂直入射時(shí)水平地表受到的光照強(qiáng)度為I0，則光，則光線垂直入射時(shí)傾斜角為線垂直入射時(shí)傾斜角為的坡面上入射點(diǎn)的光強(qiáng)度的坡面上入射點(diǎn)的光強(qiáng)度I為為0cosII 因此，若處在坡度為因此，若處在坡度為的傾斜面上的地物影像為的傾斜面上的地物影像為g(x,y)，則校正后的圖像則校正后的圖像f(x,y)為為 地形坡度引起的輻射校正方法需要有圖像對(duì)應(yīng)地區(qū)的地形坡度引起的輻射校正方法需要有圖像對(duì)應(yīng)地區(qū)的DEM數(shù)據(jù)，較麻煩。數(shù)據(jù)，較麻煩。( , )( , )cosg x yf x y 4.54.5遙感衛(wèi)星輻射校

56、正場(chǎng)概述遙感衛(wèi)星輻射校正場(chǎng)概述 4.5.1輻射校正場(chǎng)的國(guó)外發(fā)展概況輻射校正場(chǎng)的國(guó)外發(fā)展概況 美國(guó)美國(guó)NASA和和Arizona大學(xué)在美國(guó)新墨西哥州的白沙和大學(xué)在美國(guó)新墨西哥州的白沙和加利福尼亞州的愛得華空軍基地的干湖床建立了輻射校正場(chǎng)。加利福尼亞州的愛得華空軍基地的干湖床建立了輻射校正場(chǎng)。并對(duì)多顆衛(wèi)星進(jìn)行了場(chǎng)地標(biāo)定工作。并對(duì)多顆衛(wèi)星進(jìn)行了場(chǎng)地標(biāo)定工作。 法國(guó)在馬塞市附近建立了法國(guó)在馬塞市附近建立了La Crun輻射校正場(chǎng)，并開展輻射校正場(chǎng)，并開展了多次輻射校正工作。了多次輻射校正工作。 歐洲空間局在非洲撒哈拉沙漠，日本與澳大利亞合作歐洲空間局在非洲撒哈拉沙漠，日本與澳大利亞合作在澳大利亞北部沙

57、漠地區(qū)建立了地面輻射校正場(chǎng)。在澳大利亞北部沙漠地區(qū)建立了地面輻射校正場(chǎng)。 目前用輻射校正場(chǎng)的方法對(duì)可見光和近紅外波段的定目前用輻射校正場(chǎng)的方法對(duì)可見光和近紅外波段的定標(biāo)精度可達(dá)標(biāo)精度可達(dá)63左右。左右。 1984年成立對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星委員會(huì)定標(biāo)和真實(shí)性檢驗(yàn)工年成立對(duì)地觀測(cè)衛(wèi)星委員會(huì)定標(biāo)和真實(shí)性檢驗(yàn)工作組（作組（WGCV），大大推進(jìn)了輻射校正工作的深入進(jìn)行。），大大推進(jìn)了輻射校正工作的深入進(jìn)行。4.5.24.5.2建立輻射校正場(chǎng)的目的建立輻射校正場(chǎng)的目的 衛(wèi)星遙感輻射校正場(chǎng)的建立是發(fā)展空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)衛(wèi)星遙感輻射校正場(chǎng)的建立是發(fā)展空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的一個(gè)重要組成部分，是遙感信息定量化所必須的，也是驗(yàn)的

58、一個(gè)重要組成部分，是遙感信息定量化所必須的，也是驗(yàn)證遙感數(shù)據(jù)的可信性，進(jìn)行多星數(shù)據(jù)和多時(shí)相衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)比證遙感數(shù)據(jù)的可信性，進(jìn)行多星數(shù)據(jù)和多時(shí)相衛(wèi)星數(shù)據(jù)對(duì)比分析的重要手段，它屬于拓寬衛(wèi)星遙感應(yīng)用領(lǐng)域和提高社會(huì)分析的重要手段，它屬于拓寬衛(wèi)星遙感應(yīng)用領(lǐng)域和提高社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵技術(shù)，且有利于國(guó)際遙感衛(wèi)星的應(yīng)用與交流。經(jīng)濟(jì)效益的關(guān)鍵技術(shù)，且有利于國(guó)際遙感衛(wèi)星的應(yīng)用與交流。 1. 遙感數(shù)據(jù)定量化的要求遙感數(shù)據(jù)定量化的要求 建立傳感器的每個(gè)探測(cè)單元所輸出的信號(hào)數(shù)字量與該探建立傳感器的每個(gè)探測(cè)單元所輸出的信號(hào)數(shù)字量與該探測(cè)器對(duì)應(yīng)像元內(nèi)的實(shí)際地物輻射值之間的定量關(guān)系，測(cè)器對(duì)應(yīng)像元內(nèi)的實(shí)際地物輻射值之間的定量關(guān)

59、系，直接給直接給出傳感器的校正系數(shù)出傳感器的校正系數(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所獲數(shù)據(jù)的絕對(duì)輻射校正。，實(shí)現(xiàn)對(duì)所獲數(shù)據(jù)的絕對(duì)輻射校正。 2.檢測(cè)在軌傳感器變化并不斷提供修正系數(shù)檢測(cè)在軌傳感器變化并不斷提供修正系數(shù) 遙感衛(wèi)星在發(fā)射前，衛(wèi)星研制單位已利用地面設(shè)備對(duì)遙感衛(wèi)星在發(fā)射前，衛(wèi)星研制單位已利用地面設(shè)備對(duì)傳感器進(jìn)行了絕對(duì)輻射校正，但衛(wèi)星在軌運(yùn)行后，由于元器傳感器進(jìn)行了絕對(duì)輻射校正，但衛(wèi)星在軌運(yùn)行后，由于元器件所出環(huán)境變化和老化，靈敏度下降。如件所出環(huán)境變化和老化，靈敏度下降。如1984年美國(guó)在白年美國(guó)在白沙試驗(yàn)場(chǎng)對(duì)沙試驗(yàn)場(chǎng)對(duì)Landsat-5進(jìn)行大氣輻射校正，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星在軌運(yùn)進(jìn)行大氣輻射校正，發(fā)現(xiàn)衛(wèi)星在軌運(yùn)行行6

60、00d后，后，TM1，TM2，TM3，TM4波段的靈敏度分別變波段的靈敏度分別變化了化了6.6，2.0和和12.9，直接影響衛(wèi)星遙感定量數(shù)據(jù)的，直接影響衛(wèi)星遙感定量數(shù)據(jù)的精度和可靠性，所以，遙歸衛(wèi)星探測(cè)器在軌飛行標(biāo)定是具有精度和可靠性，所以，遙歸衛(wèi)星探測(cè)器在軌飛行標(biāo)定是具有使用價(jià)值的。根據(jù)美國(guó)等國(guó)家的試驗(yàn)結(jié)果表明，利用輻射校使用價(jià)值的。根據(jù)美國(guó)等國(guó)家的試驗(yàn)結(jié)果表明，利用輻射校正場(chǎng)是當(dāng)前進(jìn)行輻射校正較好的技術(shù)選擇。正場(chǎng)是當(dāng)前進(jìn)行輻射校正較好的技術(shù)選擇。 3.補(bǔ)充星上定標(biāo)的不足補(bǔ)充星上定標(biāo)的不足 目前衛(wèi)星遙感儀器星上定標(biāo)精度有限，難以滿足定量目前衛(wèi)星遙感儀器星上定標(biāo)精度有限，難以滿足定量遙感產(chǎn)品的