遙感數(shù)字圖像處理-大氣校正

1、大氣校正校正大氣校正校正概概 述述太陽(yáng)位置和角度太陽(yáng)位置和角度大氣條件大氣條件傳感器性能傳感器性能輻射失真輻射失真遙感系統(tǒng)遙感系統(tǒng)大氣狀況大氣狀況幾何誤幾何誤差差輻射校正輻射校正幾何糾正幾何糾正幾何精糾正幾何精糾正 遙感圖像遙感圖像 降質(zhì)類型降質(zhì)類型 輻射失真輻射失真 表現(xiàn)表現(xiàn) 遙感傳感器測(cè)得的值與遙感傳感器測(cè)得的值與地物實(shí)際的光譜值不同地物實(shí)際的光譜值不同 原因原因 遙感傳感器本身特性遙感傳感器本身特性 地物光照條件地物光照條件 大氣作用大氣作用 其他其他 幾何畸變幾何畸變 表現(xiàn)表現(xiàn) 圖像幾何位置的失真圖像幾何位置的失真 原因原因 傳感器不穩(wěn)定傳感器不穩(wěn)定 遙感平臺(tái)遙感平臺(tái) 地球地球1、經(jīng)驗(yàn)

2、線性法、經(jīng)驗(yàn)線性法假定圖像假定圖像DN值與反射率值與反射率r之間之間存在線性關(guān)系存在線性關(guān)系:定標(biāo)點(diǎn)要求：定標(biāo)點(diǎn)要求：（1）盡可能各向同性的均一地物，）盡可能各向同性的均一地物，面積足夠大；面積足夠大；（2）地物在光譜上要跨越盡可能）地物在光譜上要跨越盡可能寬的反射光譜段，明暗目標(biāo)之寬的反射光譜段，明暗目標(biāo)之間要有足夠的差異；間要有足夠的差異；（3）盡可能與研究區(qū)域保持同一）盡可能與研究區(qū)域保持同一海拔高度。海拔高度。DNkrb反射率.輻照度暗目標(biāo)亮目標(biāo)截距=偏移斜率=增益以紅外波段最低值校正可見(jiàn)光波段以紅外波段最低值校正可見(jiàn)光波段 前提假設(shè)：大氣散射的影響主要在短波波前提假設(shè)：大氣散射的影響

3、主要在短波波段，紅外波段中清潔的水體幾乎不受影響，段，紅外波段中清潔的水體幾乎不受影響，反射率值應(yīng)當(dāng)為反射率值應(yīng)當(dāng)為0。由于散射影響，而使得。由于散射影響，而使得水體的反射率不等于水體的反射率不等于0，推定是由于受到了，推定是由于受到了天空輻射項(xiàng)的影響。天空輻射項(xiàng)的影響。 直方圖法確定直方圖法確定 糾正方法：差值法糾正方法：差值法暗像元法暗像元法2-1、回歸分析法、回歸分析法TM圖像圖像藍(lán)光波段的藍(lán)光波段的B1大氣散射最大，紅外波段的大氣散射最大，紅外波段的B7散射最小。圖像中的深散射最小。圖像中的深的大面積水體與地形陰影在的大面積水體與地形陰影在B7中是黑的，如果不存在附加的輻射，中是黑的，

4、如果不存在附加的輻射，這些水體與陰影在其它波段也應(yīng)該是黑的，這些水體與陰影在其它波段也應(yīng)該是黑的，B1與與B7應(yīng)該具有比例關(guān)應(yīng)該具有比例關(guān)系。如果受到影響，那么，在其他波段會(huì)產(chǎn)生偏移。系。如果受到影響，那么，在其他波段會(huì)產(chǎn)生偏移。對(duì)對(duì)B1進(jìn)行校正，回歸方程為：進(jìn)行校正，回歸方程為：B1，B7遙感圖像遙感圖像1波段和波段和7波段目標(biāo)的灰度值；波段目標(biāo)的灰度值； a0，b0直線的斜率和截距。直線的斜率和截距。校正后波段的灰度值，校正后波段的灰度值，a0是上述方程的截距，即偏移量是上述方程的截距，即偏移量1070Bb Ba110BBa暗像元法暗像元法2-2、直方圖法、直方圖法 如果圖像內(nèi)包括暗色地物

5、或地形陰影，可如果圖像內(nèi)包括暗色地物或地形陰影，可從各個(gè)波段中減去其最小的亮度值（或一從各個(gè)波段中減去其最小的亮度值（或一個(gè)陰暗地區(qū)的平均亮度值）來(lái)進(jìn)行校正。個(gè)陰暗地區(qū)的平均亮度值）來(lái)進(jìn)行校正。 B=B-Bmin頻頻數(shù)數(shù)0頻頻數(shù)數(shù)B7（a） 7波段直方圖波段直方圖0B1（b） 1波段直方圖波段直方圖a1TM圖像的圖像的1、7波段直方圖波段直方圖直方圖法直方圖法B=B-Bmin各波段的像元值減去其最小值各波段的像元值減去其最小值1、內(nèi)部平均法、內(nèi)部平均法相對(duì)反射率；相對(duì)反射率； R像元值；像元值； F整幅圖像的平均光譜值。整幅圖像的平均光譜值。 優(yōu)點(diǎn)：可消除地形陰影和其他的整體亮度的差異優(yōu)點(diǎn)：可

6、消除地形陰影和其他的整體亮度的差異 缺點(diǎn)：基于假設(shè)地面變化是充分異構(gòu)的，若假設(shè)缺點(diǎn)：基于假設(shè)地面變化是充分異構(gòu)的，若假設(shè)不成立，得到的反射光譜會(huì)有虛假性不成立，得到的反射光譜會(huì)有虛假性/RF2、平場(chǎng)域法、平場(chǎng)域法 平場(chǎng)：一塊面積大、亮度高、光譜響應(yīng)曲平場(chǎng)：一塊面積大、亮度高、光譜響應(yīng)曲線變化平緩的區(qū)域線變化平緩的區(qū)域 假設(shè)條件：假設(shè)條件：區(qū)域的平均光譜沒(méi)有明顯的吸收特征；區(qū)域的平均光譜沒(méi)有明顯的吸收特征；區(qū)域輻射光譜主要反映的是當(dāng)時(shí)大氣條區(qū)域輻射光譜主要反映的是當(dāng)時(shí)大氣條件下的太陽(yáng)光譜件下的太陽(yáng)光譜 /RF像元輻射值像元輻射值 /定標(biāo)點(diǎn)（平場(chǎng)域）的平均輻射光譜值定標(biāo)點(diǎn)（平場(chǎng)域）的平均輻射光譜值

7、5.5.2 模型法模型法-輻射傳遞方程計(jì)算法輻射傳遞方程計(jì)算法 由輻射傳遞方程可得由輻射傳遞方程可得 ：e-T(0,H)稱為大氣的衰減系數(shù)稱為大氣的衰減系數(shù) ； E0為為地面目標(biāo)的輻射能量為地面目標(biāo)的輻射能量為； H為大氣高度；為大氣高度； E為傳感器收集到的電磁波能量。為傳感器收集到的電磁波能量。 ), 0(0HTeEE5.5.2 輻射傳遞方程計(jì)算法輻射傳遞方程計(jì)算法n 專業(yè)的遙感圖像處理系統(tǒng)多提供了大氣校正模型專業(yè)的遙感圖像處理系統(tǒng)多提供了大氣校正模型lERDAS和和Geomatica系統(tǒng)中的系統(tǒng)中的ACTOR模型模型lENVI系統(tǒng)中的系統(tǒng)中的Flaash模型模型l公共的大氣校正模型，其中較好的是公共的大氣校正模型，其中較好的是6S模型。模型。n 改進(jìn)的方法改進(jìn)的方法n在獲取圖像的同時(shí)在獲取圖像的同時(shí),利用搭載在同一平臺(tái)上的其他傳感利用搭載在同一平臺(tái)上的其他傳感器獲取氣溶膠和水蒸汽的濃度數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)器獲取氣溶膠和水蒸汽的濃度數(shù)據(jù)，然后利用這些數(shù)據(jù)進(jìn)行大氣校正。據(jù)進(jìn)行大氣校正。什么情況下需要進(jìn)行大氣校正什么情況下需要進(jìn)行大氣校正 大氣透明度差而且不均一大氣透明度差而且不均一 大氣中的水汽含量高大氣中的水汽含量高 低海拔地區(qū)應(yīng)該進(jìn)行校正，低海拔地區(qū)應(yīng)該進(jìn)行校正，3000米以上米以上的地區(qū)可以不考慮的地區(qū)可以不考慮 相對(duì)高差變化大的