遥感图像辐射校正及几何校正.ppt

第三章 遥感图像辐射校正与几何校正 闫冬梅 3.1 辐射校正 辐射误差(rediometric error)：利用传感器观测目标的反射与辐射能量时，传感器所得到的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量是不一致的。其中包含了太阳位置条件、薄雾等大气条件、或因传感器的性能不完备等条件所引起的失真。 辐射校正(rediometric calibration)：为了正确评价目标的反射和辐射特性，消除图像中依附在辐射亮度中的各种失真过程。 辐射误差产生的原因 因传感器的响应特性引起的辐射误差 光学摄影机引起的辐射误差 光电扫描仪引起的辐射误差 条带噪声、斑点噪声 因大气影响的辐射误差 因太阳辐射引起的辐射误差 太阳位置引起的辐射误差 地形起伏引起的辐射误差 辐射校正 由遥感器的灵敏度特性引起的畸变校正 由光学系统的特性引起的畸变校正：在使用透镜的光学系统中，例如在摄像面中，存在着边缘部分比中心部分发暗的现象（边缘减光）。如果以光轴到摄象面边缘的视场角为θ，则理想的光学系统中某点的光量与cosnθ几乎成正比，利用这一性质可以进行校正（cosnθ校正）。 由光电变换系统的特性引起的畸变校正：由于光电变换系统的灵敏度特性通常有很高的重复性，所以可以定期地在地面测定其特性，根据测定值进行校正。 条带噪声和斑点噪声 例：Landsat卫星光电转换系统特性引起的辐射误差校正 例：条带噪声去除 成像时，由于检测系统某一扫描线上故障造成扫描线脱落。这时往往没有任何信息，在图像只显示一条黑线，有时也会出现分段黑线，这些均称条带噪声。 对于遥感图像可以直接在图像上目视观察条带是否存在，但一般来说，则要设法让计算机自动查找条带了。采用公式 　 按照上面查找条带公式。如果第i行是一个条带，由于条带上所有像元都是零级灰值，故mi和di计算出来也为零值，最后计算的Gij的灰度值应该等于整个像幅灰度值的平均值M，即计算出来第 i 行的所有像元的灰值都相等（也即等于某一常数时），说明第 i 行是一个条带，需进行去条带处理。 辐射校正 太阳高度及地形等引起的畸变校正 视场角和太阳角的关系引起的亮度变化的校正：太阳光在地表反射、扩散时，其边缘更亮的现象叫太阳光点（sun spot），太阳高度高时容易产生。太阳光点与边缘减光等都可以用推算阴影曲面的方法进行校正。阴影曲面是指在图像的明暗范围内，由太阳光点及边缘减光引起的畸变部分。 地形倾斜的影响校正：当地形倾斜时，经过地表扩散、反射再入射到遥感器的太阳光的辐射亮度就会依倾斜度而变化。可以采取用地表的法线矢量和太阳光入射矢量的夹角进行校正的方法，以及对消除了光路辐射成分的图像数据采用波段间的比值进行校正的方法等。 例：太阳高度角辐射误差校正 太阳高度角引起的畸变校正是将太阳光线倾斜时获取的图像校正为太阳光线垂直照射时获取的图像。太阳的高度角可根据成像时刻的时间、季节和地理位置来确定： 例：地形坡度引起的辐射误差校正 辐射校正 由遥感器引起的误差或由太阳高度引起的误差，一般在数据生产过程中由生产单位根据遥感器参数进行校正，而不需要用户进行自行处理。用户应该考虑大气影响引起的辐射畸变。 大气影响的定量分析 进入大气的太阳辐射会发生反射、折射、吸收、散射和透射。其中对传感器接收影响较大的是吸收和散射。 大气影响的定量分析 无大气： 在没有大气存在时，传感器接收的辐照度，只与太阳辐射到地面的辐照度和地物反射率有关。 设E0λ为波长λ的入射辐照度，θ为入射方向的天顶角，当无大气存在时，地面上单位面积的辐照度为： 大气影响的定量分析 假定地表面是朗伯体， 其表面为漫反射，则某方向物体的亮度为： 是地物反射率； 是球面度（半球反射） 大气影响的定量分析 传感器接收信号时 受仪器的影响还有一个系统增益因子 ，这时进入传感器的亮度值为： 大气影响的定量分析 由于大气的存在，辐射经过大气吸收和散射，透过率小于1，从而减弱了原信号的强度。同时大气的散射光也有一部分直接或经过地物反射进入到传感器，这两部分辐射又增强了信号，但却不是有用的。在入射方向有与入射天顶角θ和波长λ有关的透过率Tθλ；反射后，在反射方向上有与反射大顶角Φ和波长λ又有关的透过率TΦλ。因此进入传感器的亮度值为 大气影响的定量分析 大气对辐射散射后， 来自各个方向的散射又重新以漫入射的形式照射地物，其辐照度为ED，经过地物的反射及反射路径上大气的吸收进入传感器，其亮度值为（此值通常很小，有人主张忽略不计） 大气影响的定量分析 相当部分的散射光 向上通过