遙感圖像處理-輻射校正課件

1、第五章 遙感圖像處理輻射校正 第1頁，共17頁。 數(shù)字圖像上的亮度值（灰度值）電磁波的輻射強度，輻射強度越大，亮度值越大。影響亮度的主要因素： 太陽輻射照射到地面的輻射強度、地物的光譜反射率。當(dāng)太陽輻射相同時，圖像上像元亮度值的差異直接反映了地物目標光譜反射率的差異（理想狀態(tài)）。第2頁，共17頁。一、產(chǎn)生輻射畸變的原因影響遙感圖像的輻射失真三個主要因素：傳感器的光電變換的影響：傳感器儀器本身的誤差大氣對輻射的影響 光照條件的影響輻射畸變由于遙感檢測系統(tǒng)、大氣散射和吸收等原因引起的圖像模糊失真、分辯率和對比度下降等輻射失真。第3頁，共17頁。 傳感器在光電變換的過程中，對各波段的靈敏度是有差異的

2、，也就是說，傳感器對各波段的光譜響應(yīng)是不同的，由此造成輻射畸變。另外，傳感器的光學(xué)鏡頭的非均勻性，會引起邊緣減光，也會造成圖像輻射的畸變。 傳感器的光電變換對輻射的影響第4頁，共17頁。 地物（目標物）的輻射（反射）經(jīng)過大氣層時，與大氣層發(fā)生散射作用和吸收作用。吸收作用直接降低地物的輻射能量，引起輻射畸變。散射作用：降低地物的輻射能量；大氣向上散射的部分輻射還會進入傳感器，直接疊加在目標地物的輻射能量之中，成為目標地物的噪聲，降低了圖像的質(zhì)量。 大氣對輻射的影響第5頁，共17頁。 光照條件的不同也會引起輻射畸變，如太陽高度角、地面坡度等，都會引起輻射的畸變。光照條件對輻射的影響第6頁，共17頁

3、。二、大氣影響的定量分析1、無大氣影響時，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)。設(shè) 為波長的輻照度，為入射方向的天頂角，地面上單位面積的輻照度為：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：傳感器接收信號時，受儀器的影響還有一個系統(tǒng)增益系數(shù)因子 ，進入傳感器的亮度值為：第7頁，共17頁。第8頁，共17頁。2、由于大氣存在，在入射方向有與入射天頂角和波長有關(guān)的透過率T；在反射方向有與反射天頂角和波長有關(guān)的透過率T。進入傳感器的有效亮度值為：3、經(jīng)散射后，以漫入射形式照射地物，其輻照度ED，經(jīng)地物反射及反射路徑上大氣的吸收進入傳感器，其亮度為：第9頁，共17

4、頁。4、相當(dāng)部分的散射光向上通過大氣直接進入傳感器，這部分輻射稱為程輻射度，亮度為LP。L與波長相關(guān)，簡化表達式可得到：第10頁，共17頁。三、大氣散射校正 大氣校正就是指消除由大氣散射引起的輻射誤差的處理過程 。 大氣影響的粗略校正： 通過比較簡便的方法去掉上式中的LP，從而改善圖像質(zhì)量。第11頁，共17頁?；舅枷耄阂环鶊D像中總可以找到某種或某幾種地物，其輻射亮度或反射率接近0，實測表明，這些位置上的像元亮度不為零，這個值就應(yīng)該是大氣散射導(dǎo)致的程輻射度值。前提：圖像中必須存在反射值為零的區(qū)域，如高山陰影區(qū)或面積大且水體深的水域。校正方法：首先確定條件滿足，將該波段中每個像元的亮度值都減去本

5、波段的最小值（見下圖B4）。（一）直方圖法 調(diào)整前直方圖調(diào)整后直方圖像元數(shù)百分比/%像元數(shù)百分比/%第12頁，共17頁。原理：大氣散射主要影響短波部分，波長較長的波段幾乎不受影響，因此用長波數(shù)據(jù)來校正短波數(shù)。方法：在不受大氣影響的波段（如TM5或7）和待校正的某一波段圖像中，選擇由最亮至最暗的一系列目標，將每個目標的兩個待比較的波段灰度值提取出來進行回歸分析，建立線性回歸方程：（二）回歸分析法第13頁，共17頁。由最小二乘法，作直線按擬合，得到：其中 ， 分別為a，b波段的平均值?？梢哉J為，a是波段b的程輻射度。校正方法，將波段b中每個像元的亮度值減去a，來改善圖像，去掉程輻射。第14頁，共17頁。輻射回歸分析圖：第15頁，共17頁。太陽高度角引起的畸變校正是將太陽光線傾斜照射時獲取的圖像校正為太陽光線垂直照射時獲取的圖像。太陽的高度角可根據(jù)成像時刻的時間、季節(jié)和地理位置來確定，即： sin=sin sincos coscost 太陽高度角的校正是通過調(diào)整一幅圖像內(nèi)的平均灰度來實現(xiàn)的。四、 太陽高度角的輻射誤差校正第16頁，共17頁。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)。若處在坡度為的傾斜面上的地物影像為g（x，y），則校正后的圖像f（x，y）為： 地形坡度引起的輻射校正方法需要有圖像對應(yīng)地區(qū)的DEM數(shù)據(jù)，校正較為麻煩，一般情況下對地形