遙感原理與應(yīng)用_第4章_3 遙感影像處理-遙感影像輻射處理

1、S O U T H W E S T J I A O T O N G U N I V E R S I T Y S W J T US W J T U 蔡蔡 國(guó)國(guó) 林林 E-MailE-Mail： S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 遙感物理基礎(chǔ)遙感物理基礎(chǔ) 遙感平臺(tái)特點(diǎn)遙感平臺(tái)特點(diǎn) 遙感傳感器遙感傳感器 影像處理基礎(chǔ)影像處理基礎(chǔ)影像幾何處理影像幾何處理影像輻射處理影像輻射處理 遙感影像判讀遙感影像判讀 影像識(shí)別分類影像識(shí)別分類 遙感技術(shù)應(yīng)用遙感技術(shù)應(yīng)用 遙感系遙感系 統(tǒng)統(tǒng) 影像處

2、影像處 理理 遙感應(yīng)遙感應(yīng) 用用 影像處理影像處理 遙感遙感 遙遙 感感 原原 理理 與與 應(yīng)應(yīng) 用用 課課 程程 框框 架架 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 遙遙 感感 影影 像像 處處 理理 遙感數(shù)字圖像處理基礎(chǔ)遙感數(shù)字圖像處理基礎(chǔ) 遙感影像幾何處理遙感影像幾何處理 遙感影像輻射處理遙感影像輻射處理 遙感影像增強(qiáng)處理遙感影像增強(qiáng)處理 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L

3、i S h e n 輻射誤差的來(lái)源輻射誤差的來(lái)源 輻射校正輻射校正 傳感器定標(biāo)傳感器定標(biāo) 大氣校正大氣校正 太陽(yáng)高度角和地形引起的輻射誤差校正太陽(yáng)高度角和地形引起的輻射誤差校正 遙遙 感感 輻輻 射射 處處 理理 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 理想遙感系統(tǒng)理想遙感系統(tǒng)，遙感圖像的，遙感圖像的數(shù)字量化值數(shù)字量化值(DN，Digital Number)直接反映地物目標(biāo)對(duì)電磁波反射率的差異。直接反映地物目標(biāo)對(duì)電磁波反射率的差異。 a) 不考慮傳感器本身的誤差； b) 沒(méi)有大氣

4、對(duì)輻射傳輸?shù)挠绊懀?c) 太陽(yáng)輻射強(qiáng)度恒定； d) 不存在地形因素的影響。 但是，這種理想的情況現(xiàn)實(shí)中并不存在但是，這種理想的情況現(xiàn)實(shí)中并不存在 輻輻 射射 誤誤 差差 來(lái)來(lái) 源源 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 1 2 3 太陽(yáng)太陽(yáng)大氣大氣地表地表大氣大氣傳感器傳感器 3.地形影響和光地形影響和光 照條件的變化照條件的變化引引 起的輻射誤差起的輻射誤差 2. 大氣的散射和大氣的散射和 吸收引起的輻射吸收引起的輻射 誤差誤差 1.傳感器本身的傳感器本身的 性能引起的輻射性

5、能引起的輻射 誤差誤差 輻射誤差的來(lái)源輻射誤差的來(lái)源 輻輻 射射 誤誤 差差 來(lái)來(lái) 源源 返回本節(jié)首頁(yè) S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 由于遙感圖像成像過(guò)程的復(fù)雜性，傳感器接收到的電磁波能量由于遙感圖像成像過(guò)程的復(fù)雜性，傳感器接收到的電磁波能量 與目標(biāo)本身反射的能量是不一致的。與目標(biāo)本身反射的能量是不一致的。 輻射校正輻射校正針對(duì)各種干擾因素進(jìn)行校正，針對(duì)各種干擾因素進(jìn)行校正，消除圖像數(shù)據(jù)中依附在消除圖像數(shù)據(jù)中依附在 輻射亮度中的輻射亮度中的各種失真各種失真，使得遙感圖像

6、盡可能地反映并且只反使得遙感圖像盡可能地反映并且只反 映地物目標(biāo)的差異。映地物目標(biāo)的差異。 相應(yīng)地，輻射校正包括相應(yīng)地，輻射校正包括傳感器校正傳感器校正、大氣校正大氣校正、地形和太陽(yáng)高地形和太陽(yáng)高 度角的校正度角的校正等。等。 輻輻 射射 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n DN值(從遙感器 得到的數(shù)字測(cè) 量值) 經(jīng)過(guò)遙感器校 正的輻射值 地表輻射值 地表反射值 遙感器校正遙感器校正 大氣校正大氣校正 太陽(yáng)以及地形太陽(yáng)以及地形 校正校正 光學(xué)系統(tǒng)特征(如邊緣減光)

7、 光電變換系統(tǒng)的靈敏度特 征的偏差 遙感器系統(tǒng)的增減及偏差 相關(guān)系數(shù)(如Landsat TM和 MSS) 圖像測(cè)量 地面實(shí)況測(cè)量 大氣光路透射比 大氣光路輻射率 太陽(yáng)大氣光譜輻照度 太陽(yáng)光路大氣投射比 太陽(yáng)傳播散射率 DEM（數(shù)字高程模型） 輻射校正的數(shù)據(jù)流和基本方法輻射校正的數(shù)據(jù)流和基本方法 輻輻 射射 校校 正正 返回本節(jié)首頁(yè) S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 主要是由其主要是由其光學(xué)系統(tǒng)光學(xué)系統(tǒng)或或光電變換系統(tǒng)光電變換系統(tǒng)的特征所形成的：的特征所形成的： 在使用透鏡的

8、光學(xué)系統(tǒng)中，由于鏡頭光學(xué)特性的非均勻性，在在使用透鏡的光學(xué)系統(tǒng)中，由于鏡頭光學(xué)特性的非均勻性，在 其成像面存在著邊緣部分比中心部分發(fā)暗的現(xiàn)象（邊緣減光）。其成像面存在著邊緣部分比中心部分發(fā)暗的現(xiàn)象（邊緣減光）。 目前目前Landsat TM、ETM+、SPOT等均采用光電變換系統(tǒng)來(lái)替等均采用光電變換系統(tǒng)來(lái)替 代傳統(tǒng)相機(jī)的透鏡光學(xué)系統(tǒng)攝像，不存在邊緣減光現(xiàn)象，故一代傳統(tǒng)相機(jī)的透鏡光學(xué)系統(tǒng)攝像，不存在邊緣減光現(xiàn)象，故一 般不需要采取相應(yīng)校正處理般不需要采取相應(yīng)校正處理。 而光電變換系統(tǒng)的靈敏度特性一般都有很高的重復(fù)性和穩(wěn)定性，而光電變換系統(tǒng)的靈敏度特性一般都有很高的重復(fù)性和穩(wěn)定性， 可定期在地面測(cè)

9、定其可能發(fā)生的變化，并把測(cè)量值收集到遙測(cè)可定期在地面測(cè)定其可能發(fā)生的變化，并把測(cè)量值收集到遙測(cè) 輔助信息數(shù)據(jù)文件中。輔助信息數(shù)據(jù)文件中。(主要考慮校正因素主要考慮校正因素) 傳感器端的畸變傳感器端的畸變 傳傳 感感 器器 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 傳感器輻射校正，也稱為傳感器輻射校正，也稱為輻射定標(biāo)輻射定標(biāo)，是把只具有相對(duì)意義的數(shù)，是把只具有相對(duì)意義的數(shù) 字量化值（字量化值（DN，即，即Digital Number）轉(zhuǎn)換為具有物理意義的輻亮）轉(zhuǎn)換為具有物

10、理意義的輻亮 度或反射率的過(guò)程。度或反射率的過(guò)程。(輻亮度？輻亮度？) 輻射亮度：輻射亮度：描述面輻射源的輻射特性的，是指面輻射源在單位立描述面輻射源的輻射特性的，是指面輻射源在單位立 體角、單位時(shí)間內(nèi)，在某一垂直于輻射方向單位面積上輻射出的輻體角、單位時(shí)間內(nèi)，在某一垂直于輻射方向單位面積上輻射出的輻 射能量。即輻射源在單位投影面積上、單位立體角內(nèi)的輻射通量：射能量。即輻射源在單位投影面積上、單位立體角內(nèi)的輻射通量： 輻射亮度（輻射亮度（L）的）的單位是瓦單位是瓦 / 米米球面度（球面度（W/mSr） 輻射定標(biāo)輻射定標(biāo) 傳傳 感感 器器 校校 正正 輻射定標(biāo)分為輻射定標(biāo)分為相對(duì)定標(biāo)相對(duì)定標(biāo)和和

11、絕對(duì)定標(biāo)絕對(duì)定標(biāo) S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 相對(duì)定標(biāo)又稱為相對(duì)定標(biāo)又稱為傳感器探測(cè)元件歸一化傳感器探測(cè)元件歸一化，是為了校正傳感器中，是為了校正傳感器中 各個(gè)探測(cè)元件響應(yīng)度差異而對(duì)傳感器測(cè)量到的原始亮度值進(jìn)行各個(gè)探測(cè)元件響應(yīng)度差異而對(duì)傳感器測(cè)量到的原始亮度值進(jìn)行 歸一化的一種處理過(guò)程。由于傳感器中各個(gè)探測(cè)元件之間存在歸一化的一種處理過(guò)程。由于傳感器中各個(gè)探測(cè)元件之間存在 差異，使傳感器探測(cè)數(shù)據(jù)圖像出現(xiàn)一些條帶，相對(duì)輻射定標(biāo)就差異，使傳感器探測(cè)數(shù)據(jù)圖像出現(xiàn)一些條帶，相

12、對(duì)輻射定標(biāo)就 是降低或消除這些影響。是降低或消除這些影響。 當(dāng)相對(duì)定標(biāo)方法還不能消除這種影響時(shí)，可以用一些統(tǒng)計(jì)方法當(dāng)相對(duì)定標(biāo)方法還不能消除這種影響時(shí)，可以用一些統(tǒng)計(jì)方法 如如直方圖均衡化直方圖均衡化、均勻場(chǎng)景圖像分析均勻場(chǎng)景圖像分析等方法來(lái)消除。等方法來(lái)消除。 相對(duì)定標(biāo)相對(duì)定標(biāo) 傳傳 感感 器器 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 探測(cè)元件響應(yīng)度差異造成的影像色調(diào)不一致性探測(cè)元件響應(yīng)度差異造成的影像色調(diào)不一致性 傳傳 感感 器器 校校 正正 S W J T US

13、W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 絕對(duì)定標(biāo)：通過(guò)各種標(biāo)準(zhǔn)輻射源，在不同波譜段分別建立傳感絕對(duì)定標(biāo)：通過(guò)各種標(biāo)準(zhǔn)輻射源，在不同波譜段分別建立傳感 器器入瞳處入瞳處的光譜輻射亮度值與傳感器輸出的數(shù)字量化值（的光譜輻射亮度值與傳感器輸出的數(shù)字量化值（DN， 即即Digital Number）之間的定量關(guān)系。）之間的定量關(guān)系。 通過(guò)絕對(duì)定標(biāo)得到目標(biāo)的絕對(duì)反射或輻射能量值通過(guò)絕對(duì)定標(biāo)得到目標(biāo)的絕對(duì)反射或輻射能量值 可見(jiàn)光與近紅外波段：可見(jiàn)光與近紅外波段： DN 熱紅外波段：熱紅外波段： DN T 絕對(duì)定標(biāo)

14、絕對(duì)定標(biāo) 傳傳 感感 器器 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 絕對(duì)定標(biāo)要建立傳感器測(cè)量的數(shù)字信號(hào)與對(duì)應(yīng)的輻射能量之間絕對(duì)定標(biāo)要建立傳感器測(cè)量的數(shù)字信號(hào)與對(duì)應(yīng)的輻射能量之間 的數(shù)量關(guān)系，該關(guān)系通常呈的數(shù)量關(guān)系，該關(guān)系通常呈線性關(guān)系線性關(guān)系，建立該關(guān)系就是確定線性，建立該關(guān)系就是確定線性 關(guān)系中的系數(shù)及常數(shù)項(xiàng)，即關(guān)系中的系數(shù)及常數(shù)項(xiàng)，即定標(biāo)系數(shù)定標(biāo)系數(shù)。 將傳感器能感知的最小和最大輻射亮度與圖像的灰度聯(lián)系起來(lái)，將傳感器能感知的最小和最大輻射亮度與圖像的灰度聯(lián)系起來(lái)，

15、 就可建立定標(biāo)系數(shù)，從而建立定標(biāo)關(guān)系式。就可建立定標(biāo)系數(shù)，從而建立定標(biāo)關(guān)系式。 傳傳 感感 器器 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n LDN Cma x 0 Lmax Lmin 用無(wú)符號(hào)8 位二進(jìn)制 表示 255 0 Cmax 0 Lmin DN L Lmax 線性映射線性映射 傳傳 感感 器器 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n m

16、in LDNKL maxminmax CLLK min 1 LL K DN K：傳感器的增益；：傳感器的增益； Lmax：傳感器達(dá)到飽和時(shí)所記錄的輻射能量，即傳感器記錄的：傳感器達(dá)到飽和時(shí)所記錄的輻射能量，即傳感器記錄的 最大能量；最大能量； Lmin：傳感器探測(cè)并記錄的最小能量；：傳感器探測(cè)并記錄的最小能量； Cmax：遙感圖像中的最大值（如：對(duì)無(wú)符號(hào)：遙感圖像中的最大值（如：對(duì)無(wú)符號(hào)8位類型數(shù)據(jù)，最位類型數(shù)據(jù)，最 大值是大值是255）。）。 定標(biāo)關(guān)系式定標(biāo)關(guān)系式 傳傳 感感 器器 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u

17、 o l i n C a i & L i S h e n 就就8位無(wú)符號(hào)二進(jìn)制類型（位無(wú)符號(hào)二進(jìn)制類型（256級(jí)灰度）的圖像而言，基級(jí)灰度）的圖像而言，基 本的輻射定標(biāo)方程如下所示：本的輻射定標(biāo)方程如下所示： 對(duì)不同傳感器，定標(biāo)關(guān)系式有所不同對(duì)不同傳感器，定標(biāo)關(guān)系式有所不同。 min minmax 255 LDN LL L 傳傳 感感 器器 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 衛(wèi)星衛(wèi)星傳感器傳感器 定標(biāo)系數(shù)（定標(biāo)系數(shù)（DN/W m 2 sr 1m 1） Band1

18、Band2Band3Band4 HJ1A CCD10.57630.54100.68240.7209 CCD20.63600.59100.81420.8768 HJ1B CCD10.53290.528950.684950.72245 CCD20.57820.50870.68250.6468 L=DN/coe 式中式中coe為絕對(duì)定標(biāo)系數(shù)，轉(zhuǎn)換后輻亮度單位為為絕對(duì)定標(biāo)系數(shù)，轉(zhuǎn)換后輻亮度單位為 W m 2 sr 1m 1。 HJ 1A/B星絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)（星絕對(duì)輻射定標(biāo)系數(shù)（DN/W m 2 sr 1m 1） 我國(guó)我國(guó)HJ 1A/B星絕對(duì)輻射定標(biāo)方程星絕對(duì)輻射定標(biāo)方程 傳傳 感感 器器 校校 正正

19、 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n cos 0 2 EdL biasDNgainL s Landsat TM圖像絕對(duì)定標(biāo)方程（可見(jiàn)光波段灰度值與輻射亮度圖像絕對(duì)定標(biāo)方程（可見(jiàn)光波段灰度值與輻射亮度 、反射率的轉(zhuǎn)換關(guān)系）、反射率的轉(zhuǎn)換關(guān)系） u L為地物在給定波長(zhǎng)的為地物在給定波長(zhǎng)的大氣頂部大氣頂部的輻亮度，單位為的輻亮度，單位為W/m2.sr.m ；gain 和和bias分別為傳感器的增益和偏移量，從圖像頭文件中可以讀?。环謩e為傳感器的增益和偏移量，從圖像頭文件中可以讀取；

20、 為為 反射率（即反射率（即表觀反射率表觀反射率）；）；ds是日地天文單位距離；是日地天文單位距離；E0大氣頂層的太大氣頂層的太 陽(yáng)輻照度，單位為陽(yáng)輻照度，單位為W/m2. m ；是太陽(yáng)天頂角（單位為弧度）是太陽(yáng)天頂角（單位為弧度） 。 u 頭文件中有高度角（頭文件中有高度角（Sun ELEVATION）參數(shù)，天頂角）參數(shù)，天頂角 90-高度角；高度角； u 日地距離日地距離ds一般如果不是很需要的話，可以選取一般如果不是很需要的話，可以選取1。也可用公式計(jì)算：。也可用公式計(jì)算： u ds = 1 + 0.0167*sin(2*pi* (days93.5) / 360)，days是拍攝衛(wèi)片的日

21、期在是拍攝衛(wèi)片的日期在 那一年的天數(shù)，如那一年的天數(shù)，如2004年年5月月21號(hào)，則號(hào)，則days312931+30+21142。 傳傳 感感 器器 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 氣頂層太陽(yáng)輻照度（氣頂層太陽(yáng)輻照度（ESUNI）可從遙感權(quán)威單位定）可從遙感權(quán)威單位定 期測(cè)定并公布的信息中獲取。期測(cè)定并公布的信息中獲取。 大氣頂層太陽(yáng)輻照度（大氣頂層太陽(yáng)輻照度（ESUNI） Solar Exoatmospheric Spectral Irradiances(E

22、SUNI) (W/m2.sr.m) BandTM1TM2TM3TM4TM5TM7 L5 TM1957182615541036215.080.67 L7 ETM+ 1969184015511044225.782.07 傳傳 感感 器器 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n Landsat 衛(wèi)星圖像頭文件中的增益及偏移量參數(shù)衛(wèi)星圖像頭文件中的增益及偏移量參數(shù) 傳傳 感感 器器 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0

23、1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 絕對(duì)定標(biāo)又分絕對(duì)定標(biāo)又分前定標(biāo)前定標(biāo)和和后定標(biāo)后定標(biāo)。 u 前定標(biāo)：衛(wèi)星發(fā)射前的絕對(duì)定標(biāo)前定標(biāo)：衛(wèi)星發(fā)射前的絕對(duì)定標(biāo)，是在地面實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)場(chǎng)，是在地面實(shí)驗(yàn)室或?qū)嶒?yàn)場(chǎng)， 用傳感器觀測(cè)輻射亮度值已知的標(biāo)準(zhǔn)輻射源以獲得定標(biāo)數(shù)據(jù)；用傳感器觀測(cè)輻射亮度值已知的標(biāo)準(zhǔn)輻射源以獲得定標(biāo)數(shù)據(jù)； u 后定標(biāo)后定標(biāo)（遙感器場(chǎng)地外定標(biāo)遙感器場(chǎng)地外定標(biāo)）：遙感器在空中運(yùn)行過(guò)程中飛越）：遙感器在空中運(yùn)行過(guò)程中飛越 定標(biāo)場(chǎng)上空時(shí)，在定標(biāo)場(chǎng)選擇若干像元區(qū)，測(cè)量遙感器對(duì)應(yīng)的定標(biāo)場(chǎng)上空時(shí)，在定標(biāo)場(chǎng)選擇若干像元區(qū)，測(cè)量遙感器對(duì)應(yīng)的 各波段地物的光譜反射率和大

24、氣光譜參量，利用大氣輻射傳輸各波段地物的光譜反射率和大氣光譜參量，利用大氣輻射傳輸 模型給出遙感器入瞳處各光譜帶的輻射亮度，最后確定它與遙模型給出遙感器入瞳處各光譜帶的輻射亮度，最后確定它與遙 感器對(duì)應(yīng)輸出的數(shù)字量化（灰度值）的數(shù)量關(guān)系，求解定標(biāo)系感器對(duì)應(yīng)輸出的數(shù)字量化（灰度值）的數(shù)量關(guān)系，求解定標(biāo)系 數(shù)，并進(jìn)行誤差分析。數(shù)，并進(jìn)行誤差分析。 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：實(shí)現(xiàn)了對(duì)遙感器運(yùn)行狀態(tài)下與獲取地面圖像完全同條件的實(shí)現(xiàn)了對(duì)遙感器運(yùn)行狀態(tài)下與獲取地面圖像完全同條件的 絕對(duì)校正。不足：需要測(cè)量和計(jì)算空中遙感器過(guò)頂時(shí)的大氣環(huán)絕對(duì)校正。不足：需要測(cè)量和計(jì)算空中遙感器過(guò)頂時(shí)的大氣環(huán) 境和地物反射率。境和地物反射率

25、。 傳傳 感感 器器 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n u 定標(biāo)的手段是測(cè)定傳感器對(duì)一個(gè)已知輻射目標(biāo)的響應(yīng)定標(biāo)的手段是測(cè)定傳感器對(duì)一個(gè)已知輻射目標(biāo)的響應(yīng)； u 地勢(shì)平坦，地物單一地勢(shì)平坦，地物單一； u 全場(chǎng)表面覆蓋均勻，反射率適中且變化很小全場(chǎng)表面覆蓋均勻，反射率適中且變化很??； u 具有足夠大的面積，橫向和縱向都要大于一副圖像的寬度具有足夠大的面積，橫向和縱向都要大于一副圖像的寬度； u 大氣潔凈，能見(jiàn)度好大氣潔凈，能見(jiàn)度好。 輻射定標(biāo)場(chǎng)地的基本要求輻射定標(biāo)

26、場(chǎng)地的基本要求 傳傳 感感 器器 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n u 我國(guó)資源一號(hào)衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星的絕對(duì)輻射校正場(chǎng)：我國(guó)資源一號(hào)衛(wèi)星、氣象衛(wèi)星的絕對(duì)輻射校正場(chǎng)： p 西北敦煌的陸地校正場(chǎng)西北敦煌的陸地校正場(chǎng) p 青海湖的水面校正場(chǎng)青海湖的水面校正場(chǎng) u 正在選址的相對(duì)輻射校正場(chǎng)：正在選址的相對(duì)輻射校正場(chǎng)： p 格陵蘭雪地、南極洲雪地、阿瓦提沙漠和西塔里木沙漠等格陵蘭雪地、南極洲雪地、阿瓦提沙漠和西塔里木沙漠等 輻射校正場(chǎng)的選建輻射校正場(chǎng)的選建 傳傳 感感 器器

27、校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n u 一般地面站提供的產(chǎn)品已做過(guò)一般地面站提供的產(chǎn)品已做過(guò)系統(tǒng)輻射校正系統(tǒng)輻射校正，消除了遙感器，消除了遙感器 系統(tǒng)產(chǎn)生的輻射畸變，但系統(tǒng)產(chǎn)生的輻射畸變，但仍存在著大氣散射和吸收引起的輻仍存在著大氣散射和吸收引起的輻 射誤差及太陽(yáng)高度角和地形等光照條件差異引起的輻射誤差射誤差及太陽(yáng)高度角和地形等光照條件差異引起的輻射誤差 。這些隨機(jī)誤差隨時(shí)、隨地而異，是影響定量遙感進(jìn)展的主。這些隨機(jī)誤差隨時(shí)、隨地而異，是影響定量遙感進(jìn)展的主 要障

28、礙。要障礙。 u 目前國(guó)內(nèi)外已做過(guò)大量研究，但有些方法從理論上說(shuō)很好，目前國(guó)內(nèi)外已做過(guò)大量研究，但有些方法從理論上說(shuō)很好， 實(shí)踐起來(lái)卻很不容易；有些方法有局限性，在某些條件下應(yīng)實(shí)踐起來(lái)卻很不容易；有些方法有局限性，在某些條件下應(yīng) 用效果還不錯(cuò)，換了條件效果就不同了。用效果還不錯(cuò)，換了條件效果就不同了。 傳傳 感感 器器 校校 正正 返回本節(jié)首頁(yè) S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 大氣校正大氣校正就是將輻射亮度或者就是將輻射亮度或者表觀反射率表觀反射率轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為地表實(shí)際反射

29、地表實(shí)際反射 率率，目的是消除大氣散射、吸收、反射引起的誤差。，目的是消除大氣散射、吸收、反射引起的誤差。 大氣校正的兩類模型大氣校正的兩類模型 統(tǒng)計(jì)型統(tǒng)計(jì)型是基于陸地表面變量和遙感數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，優(yōu)點(diǎn)在于是基于陸地表面變量和遙感數(shù)據(jù)的相關(guān)關(guān)系，優(yōu)點(diǎn)在于 容易建立并且可以有效地概括從局部區(qū)域獲取的數(shù)據(jù)。容易建立并且可以有效地概括從局部區(qū)域獲取的數(shù)據(jù)。 物理模型物理模型遵循遙感系統(tǒng)的物理規(guī)律，它們也可以建立因果關(guān)系。遵循遙感系統(tǒng)的物理規(guī)律，它們也可以建立因果關(guān)系。 如果初始的模型不好，通過(guò)加入新的知識(shí)和信息就可以知道應(yīng)如果初始的模型不好，通過(guò)加入新的知識(shí)和信息就可以知道應(yīng) 該在哪部分改進(jìn)模型。但

30、是建立和學(xué)習(xí)這些物理模型的過(guò)程漫該在哪部分改進(jìn)模型。但是建立和學(xué)習(xí)這些物理模型的過(guò)程漫 長(zhǎng)而曲折。模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)的抽象；所以一個(gè)逼真的模型可能非長(zhǎng)而曲折。模型是對(duì)現(xiàn)實(shí)的抽象；所以一個(gè)逼真的模型可能非 常復(fù)雜，包含大量的變量。例如常復(fù)雜，包含大量的變量。例如6s模型，模型，Mortran等。等。 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 從遙感圖像中提取生物物理參數(shù)（從遙感圖像中提取生物物理參數(shù)（biophysical parameters）時(shí)）時(shí) ，必須進(jìn)行大

31、氣校正；，必須進(jìn)行大氣校正； 在某些地物分類和變化檢測(cè)方法中可以不進(jìn)行大氣校正。在某些地物分類和變化檢測(cè)方法中可以不進(jìn)行大氣校正。 p 利用最大似然法對(duì)同一時(shí)間獲取的遙感圖像進(jìn)行分類；利用最大似然法對(duì)同一時(shí)間獲取的遙感圖像進(jìn)行分類； p 利用最大似然法對(duì)不同時(shí)相圖像分別進(jìn)行分類，對(duì)分類后圖像通利用最大似然法對(duì)不同時(shí)相圖像分別進(jìn)行分類，對(duì)分類后圖像通 過(guò)比較進(jìn)行變化檢測(cè)；過(guò)比較進(jìn)行變化檢測(cè)； p 將不同時(shí)相圖像集合成一個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行變化檢測(cè)時(shí)，可以不做大將不同時(shí)相圖像集合成一個(gè)數(shù)據(jù)集進(jìn)行變化檢測(cè)時(shí)，可以不做大 氣校正。如將氣校正。如將t1時(shí)間的時(shí)間的Landsat TM 4個(gè)波段圖像和個(gè)波段圖像和

32、t2時(shí)間的時(shí)間的 Landsat TM 4個(gè)波段圖像組成一個(gè)個(gè)波段圖像組成一個(gè)8波段的圖像集進(jìn)行變化檢測(cè)波段的圖像集進(jìn)行變化檢測(cè) 時(shí)，可以不做大氣校正。時(shí)，可以不做大氣校正。 大氣校正的必要性大氣校正的必要性 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 大氣校正方法大氣校正方法 基于地面場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)或輔助數(shù)據(jù)基于地面場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)或輔助數(shù)據(jù) (經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ徒?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ? 利用特殊波段利用特殊波段 直方圖最小值法直方圖最小值法 回歸分析法回歸分析法 基于輻射傳輸方程基于輻射傳輸方

33、程 (物理模型物理模型) 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 在地面選取兩個(gè)或更多反射率明顯不同的區(qū)域（如沙堆這樣的在地面選取兩個(gè)或更多反射率明顯不同的區(qū)域（如沙堆這樣的 亮區(qū)域亮區(qū)域和深水體這樣的和深水體這樣的暗區(qū)域暗區(qū)域），在區(qū)域內(nèi)選?。?，在區(qū)域內(nèi)選取m(m2)個(gè)目標(biāo)個(gè)目標(biāo) ，在遙感圖像獲取的同時(shí)在遙感圖像獲取的同時(shí)，測(cè)出這些目標(biāo)對(duì)應(yīng)遙感成像波段，測(cè)出這些目標(biāo)對(duì)應(yīng)遙感成像波段k的的 反射率反射率k,i(i=1,2,m),并在并在k波段圖像上查出這波

34、段圖像上查出這m個(gè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)像元個(gè)目標(biāo)對(duì)應(yīng)像元 的亮度值的亮度值BVk,i，建立圖像亮度，建立圖像亮度BVk,i與目標(biāo)反射率與目標(biāo)反射率k,i的線性關(guān)系的線性關(guān)系 ： 假設(shè)假設(shè)地面目標(biāo)的反射率地面目標(biāo)的反射率與與遙感探測(cè)器的信號(hào)遙感探測(cè)器的信號(hào)之間具有線性關(guān)系。之間具有線性關(guān)系。 k k k mk k k k mk k k B B B A BV BV BV , 2, 1 , , 2, 1 , 基于地面場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)或輔助數(shù)據(jù)基于地面場(chǎng)地?cái)?shù)據(jù)或輔助數(shù)據(jù) 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i

35、& L i S h e n 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n kkk BABV 利用利用最小二乘法，解出系數(shù)最小二乘法，解出系數(shù)Ak、Bk，建立圖像像元亮度值與目建立圖像像元亮度值與目 標(biāo)反射率的關(guān)系，即大氣校正模型：標(biāo)反射率的關(guān)系，即大氣校正模型： ：目標(biāo)在波長(zhǎng)：目標(biāo)在波長(zhǎng)處的反射率處的反射率 k k k k B A BV A 11 如果不能獲取成像時(shí)刻的地面數(shù)據(jù)，地面反射率可參考光譜數(shù)如果不能獲取成像時(shí)刻的地面數(shù)據(jù)，地面反射率可參考光譜數(shù) 據(jù)庫(kù)。

36、據(jù)庫(kù)。 圖像中每個(gè)像元的亮度值可轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的地面目標(biāo)的反射率。圖像中每個(gè)像元的亮度值可轉(zhuǎn)換成對(duì)應(yīng)的地面目標(biāo)的反射率。 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 硫 磺 云 母 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 理論基礎(chǔ)：大氣散射的選擇性，即理論基礎(chǔ)：大氣散射的選擇性，即大氣散射主要發(fā)生在可見(jiàn)光大氣散射主要發(fā)生在可見(jiàn)

37、光 中的短波波段，對(duì)近紅外和中紅外波段幾乎無(wú)影響中的短波波段，對(duì)近紅外和中紅外波段幾乎無(wú)影響。 因此可以把近紅外波段圖像當(dāng)作無(wú)散射影像的標(biāo)準(zhǔn)圖像，根據(jù)因此可以把近紅外波段圖像當(dāng)作無(wú)散射影像的標(biāo)準(zhǔn)圖像，根據(jù) 近紅外波段圖像的暗像素亮度值來(lái)估計(jì)可見(jiàn)光波段的大氣干擾近紅外波段圖像的暗像素亮度值來(lái)估計(jì)可見(jiàn)光波段的大氣干擾 值。值。 u 直方圖法直方圖法 u 回歸分析法回歸分析法 利用特殊波段利用特殊波段 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 又稱作又稱作黑暗像元

38、法黑暗像元法，其認(rèn)為一幅圖像中的某些地物在某些波段，其認(rèn)為一幅圖像中的某些地物在某些波段 反射率近似看成為反射率近似看成為0，即，即“暗目標(biāo)暗目標(biāo)”，它們?cè)趫D像中的對(duì)應(yīng)位置的，它們?cè)趫D像中的對(duì)應(yīng)位置的 像元亮度值應(yīng)為像元亮度值應(yīng)為0，但實(shí)際上由于大氣的影響，該像元的亮度值一，但實(shí)際上由于大氣的影響，該像元的亮度值一 般為一個(gè)大于般為一個(gè)大于0的數(shù)的數(shù)a，則認(rèn)為，則認(rèn)為a就是大氣程輻射值。校正時(shí)，將圖就是大氣程輻射值。校正時(shí)，將圖 像像元的亮度值都減去像像元的亮度值都減去a即可。即可。 aBVVB jiji , 直方圖最小值法直方圖最小值法 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J

39、T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 可用于同時(shí)相多波段圖像中短波段圖像的大氣校正可用于同時(shí)相多波段圖像中短波段圖像的大氣校正 對(duì)同時(shí)相獲取的多波段影像，長(zhǎng)波段如紅外波（對(duì)同時(shí)相獲取的多波段影像，長(zhǎng)波段如紅外波（0.76m）受）受 大氣影響小，可見(jiàn)光波段（大氣影響小，可見(jiàn)光波段（0.38-0.76 m ）受大氣影響強(qiáng)烈。如）受大氣影響強(qiáng)烈。如 果圖像范圍內(nèi)存在灰度值為零的地物（如深水體、高山背陰處果圖像范圍內(nèi)存在灰度值為零的地物（如深水體、高山背陰處 等），則長(zhǎng)波段圖像的灰度直方圖往往從原點(diǎn)開(kāi)始，而其他波等

40、），則長(zhǎng)波段圖像的灰度直方圖往往從原點(diǎn)開(kāi)始，而其他波 段（波長(zhǎng)相對(duì)較短的波段）灰度直方圖離原點(diǎn)有一段距離段（波長(zhǎng)相對(duì)較短的波段）灰度直方圖離原點(diǎn)有一段距離ak (k 為波段為波段) ，這段距離即為大氣散射增強(qiáng)（相當(dāng)于路徑輻射，這段距離即為大氣散射增強(qiáng)（相當(dāng)于路徑輻射Lp）引）引 起的灰度直方圖偏離值。以此偏離值起的灰度直方圖偏離值。以此偏離值ak為改正量，為改正量，同時(shí)相同時(shí)相獲取的獲取的 其他波段圖像像元值減去其他波段圖像像元值減去ak ，得到大氣校正后的圖像。，得到大氣校正后的圖像。 k：波段；：波段；(i, j)為像素坐標(biāo)。為像素坐標(biāo)。 kkjikji aBVVB , 大大 氣氣 校校

41、正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 長(zhǎng)波段(5,7波段)圖像亮度最 小值為0，說(shuō)明有暗目標(biāo)存 在。短波段圖像最小亮度值 不為0，說(shuō)明它們受大氣影 響。 校正方法：各波段像元灰度 值減分別減去該波段圖像灰 度最小值。 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 在影像上找出最黑的區(qū)域（比如完全接收不到太陽(yáng)光的在影像上找出最黑的區(qū)域（比如完全接收不到太陽(yáng)光的高山陰

42、高山陰 影或深海水體影或深海水體），如果不存在附加的輻射，這些區(qū)域在其他波段），如果不存在附加的輻射，這些區(qū)域在其他波段 也應(yīng)該是黑的（也應(yīng)該是黑的（反射率為零反射率為零）。）。 據(jù)此可以進(jìn)行大氣輻射的校正。由于近紅外波段幾乎不受大氣據(jù)此可以進(jìn)行大氣輻射的校正。由于近紅外波段幾乎不受大氣 輻射的影響，它能夠較正確地反映地物譜的實(shí)際情況，因而可以輻射的影響，它能夠較正確地反映地物譜的實(shí)際情況，因而可以 近紅外波段為基礎(chǔ)對(duì)其他波段進(jìn)行輻射校正。近紅外波段為基礎(chǔ)對(duì)其他波段進(jìn)行輻射校正。 回歸分析法回歸分析法 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h

43、 t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 例如，在例如，在TM圖像圖像中，中，藍(lán)光波段藍(lán)光波段B1的大氣散射最大，的大氣散射最大，紅外波段紅外波段B7 的散射最小。圖像中的深的大面積水體與地形陰影在的散射最小。圖像中的深的大面積水體與地形陰影在B7中是黑的，中是黑的， 如果不存在附加的輻射，這些水體與陰影在其他波段也應(yīng)該是黑如果不存在附加的輻射，這些水體與陰影在其他波段也應(yīng)該是黑 的的 實(shí)驗(yàn)表明實(shí)驗(yàn)表明某些波段的灰度值之間存在線性關(guān)系，如某些波段的灰度值之間存在線性關(guān)系，如TM7與與TM1, 2, 3的灰度值關(guān)系的灰度值關(guān)系 7 (1,2,3) i

44、ii gAgB i 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n p 在在TM3上的最黑區(qū)域中選擇一系列目標(biāo)（例如地形陰影區(qū)）上的最黑區(qū)域中選擇一系列目標(biāo)（例如地形陰影區(qū)） p 找出在找出在TM7上的對(duì)應(yīng)目標(biāo)上的對(duì)應(yīng)目標(biāo) p 然后取出這兩個(gè)波段的灰度值，在以然后取出這兩個(gè)波段的灰度值，在以(I3,I7)為坐標(biāo)的直角坐標(biāo)為坐標(biāo)的直角坐標(biāo) 系中繪制一系列的坐標(biāo)點(diǎn)（二維散點(diǎn)圖）系中繪制一系列的坐標(biāo)點(diǎn)（二維散點(diǎn)圖） p 做出回歸直線，回歸方程為做出回歸直線，回歸方程為I

45、3=b3I7+a3 I3 , I7為為TM3和和TM7的灰度值的灰度值 b3 , a3為直線的斜率和截距為直線的斜率和截距 p 最小二乘法擬合計(jì)算最小二乘法擬合計(jì)算b3 , a3 p 校正公式為校正公式為I3=I3-a3 I3為為TM3校正后的灰度值校正后的灰度值 I7 a3 I3 回歸分析法步驟回歸分析法步驟(以以TM3為例為例) 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 注意：注意：抽取區(qū)域一定要是如同高山陰影區(qū)那樣的在抽取區(qū)域一定要是如同高山陰影區(qū)那樣

46、的在所有波段全所有波段全 黑黑的區(qū)域。的區(qū)域。 因?yàn)榈匚锏牟ㄗV響應(yīng)在各波段是不同的，在一個(gè)波段黑并因?yàn)榈匚锏牟ㄗV響應(yīng)在各波段是不同的，在一個(gè)波段黑并 不意味著在另一個(gè)波段也黑，這樣回歸分析所得的校正量就加不意味著在另一個(gè)波段也黑，這樣回歸分析所得的校正量就加 進(jìn)了地物波譜特性因素而不全是散射的影響，所以是無(wú)意義的進(jìn)了地物波譜特性因素而不全是散射的影響，所以是無(wú)意義的 所以當(dāng)影像中沒(méi)有陡峭的地形所造成的高山陰影或者清潔水體所以當(dāng)影像中沒(méi)有陡峭的地形所造成的高山陰影或者清潔水體 時(shí)，這兩種方法就不能使用時(shí)，這兩種方法就不能使用 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o

47、p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 輻輻射傳輸方程描述輻射能在空間或媒質(zhì)中傳輸過(guò)程、特性及其射傳輸方程描述輻射能在空間或媒質(zhì)中傳輸過(guò)程、特性及其 規(guī)律的數(shù)學(xué)方程規(guī)律的數(shù)學(xué)方程 傳感器光譜響應(yīng)系數(shù)傳感器光譜響應(yīng)系數(shù) 大氣光譜透過(guò)率大氣光譜透過(guò)率 太陽(yáng)入射的光譜能量太陽(yáng)入射的光譜能量 太陽(yáng)高度角太陽(yáng)高度角 地物光譜反射率地物光譜反射率 地面溫度時(shí)的黑體光譜輻射通量密度地面溫度時(shí)的黑體光譜輻射通量密度 地物光譜發(fā)射率地物光譜發(fā)射率 大氣散射和輻射的能量大氣散射和輻射的能量 基于輻射傳輸方程基于輻射傳輸方程 大大 氣氣 校校 正

48、正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 利用電磁波在大氣中的輻射傳輸原理建立起來(lái)的模型進(jìn)行大利用電磁波在大氣中的輻射傳輸原理建立起來(lái)的模型進(jìn)行大 氣校正氣校正 大氣模型計(jì)算復(fù)雜，并且需要有關(guān)大氣假設(shè)或成像時(shí)刻的大大氣模型計(jì)算復(fù)雜，并且需要有關(guān)大氣假設(shè)或成像時(shí)刻的大 氣參數(shù)（氣壓、溫度、水汽、臭氧等），氣體中的懸浮物類氣參數(shù)（氣壓、溫度、水汽、臭氧等），氣體中的懸浮物類 型、高度、太陽(yáng)高度角、傳感器的視角等型、高度、太陽(yáng)高度角、傳感器的視角等 目前常用模型：目前常用模型：6S模

49、型，模型，MODTRAN，LOWTRAN，紫外線，紫外線 和可見(jiàn)光輻射模型和可見(jiàn)光輻射模型UVRAD，空間分布快速大氣校正模型，空間分布快速大氣校正模型 ATCOR 輻射傳輸方程方法輻射傳輸方程方法 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：大氣模型建立在輻射傳輸理論基礎(chǔ)之上，模型應(yīng)大氣模型建立在輻射傳輸理論基礎(chǔ)之上，模型應(yīng) 用范圍廣，不受研究區(qū)特點(diǎn)及目標(biāo)類型等的影響，模型用范圍廣，不受研究區(qū)特點(diǎn)及目標(biāo)類型等的影響，模型 的精度比較高。的精度比較

50、高。 缺點(diǎn)：缺點(diǎn)：在實(shí)際應(yīng)用中代價(jià)昂貴，對(duì)每一景圖像的大氣校在實(shí)際應(yīng)用中代價(jià)昂貴，對(duì)每一景圖像的大氣校 正都需要同步測(cè)量大氣參數(shù)，這對(duì)遙感應(yīng)用幾乎是不可正都需要同步測(cè)量大氣參數(shù)，這對(duì)遙感應(yīng)用幾乎是不可 能實(shí)現(xiàn)的，特別是在分析歷史數(shù)據(jù)時(shí)。能實(shí)現(xiàn)的，特別是在分析歷史數(shù)據(jù)時(shí)。 輻射傳輸方程方法的優(yōu)缺點(diǎn)輻射傳輸方程方法的優(yōu)缺點(diǎn) 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 6S模型輸出模型輸出 參數(shù)示例參數(shù)示例 6S模型的輸入?yún)?shù)包括模型的輸入?yún)?shù)包括 太陽(yáng)太陽(yáng)/傳感器

51、方位角傳感器方位角/高高 度角、水汽含量、大氣度角、水汽含量、大氣 模式、氣溶膠類型、氣模式、氣溶膠類型、氣 溶膠光學(xué)厚度、波段特溶膠光學(xué)厚度、波段特 性、海拔等等性、海拔等等 大大 氣氣 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 大大 氣氣 校校 正正 返回本節(jié)首頁(yè) S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 為了便于圖像鑲嵌和變化檢測(cè)，常常需要進(jìn)行太陽(yáng)高度

52、角影為了便于圖像鑲嵌和變化檢測(cè)，常常需要進(jìn)行太陽(yáng)高度角影 響的校正和地形影響校正。響的校正和地形影響校正。 太陽(yáng)高度角的影響太陽(yáng)高度角的影響 p不同季節(jié)太陽(yáng)光入射角不一樣，即入射光條件不一樣，不同季節(jié)太陽(yáng)光入射角不一樣，即入射光條件不一樣， 影像間不具有可比性；影像間不具有可比性； p影像產(chǎn)生陰影。影像產(chǎn)生陰影。 校正太陽(yáng)高度角影響校正太陽(yáng)高度角影響 太太 陽(yáng)陽(yáng) 高高 度度 角角 與與 地地 形形 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 太陽(yáng)高度角影響校正太陽(yáng)高度角影

53、響校正 將太陽(yáng)光線傾斜照射時(shí)獲取的圖像校正為太陽(yáng)光線垂直照射時(shí)獲將太陽(yáng)光線傾斜照射時(shí)獲取的圖像校正為太陽(yáng)光線垂直照射時(shí)獲 取的圖像，即將不同太陽(yáng)高度角照射條件下的圖像數(shù)據(jù)的像元取的圖像，即將不同太陽(yáng)高度角照射條件下的圖像數(shù)據(jù)的像元 亮度值，標(biāo)準(zhǔn)化到假設(shè)太陽(yáng)在亮度值，標(biāo)準(zhǔn)化到假設(shè)太陽(yáng)在天頂時(shí)（即太陽(yáng)垂直照射）天頂時(shí)（即太陽(yáng)垂直照射）的像的像 元亮度值。元亮度值。 太陽(yáng)高度角影響校正是通過(guò)調(diào)整一幅圖像的平均灰度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。太陽(yáng)高度角影響校正是通過(guò)調(diào)整一幅圖像的平均灰度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 g(x,y)為太陽(yáng)以高度角為太陽(yáng)以高度角斜射時(shí)的圖像（或像元亮度值），斜射時(shí)的圖像（或像元亮度值），f(x,y) 為太陽(yáng)垂

54、直照射時(shí)的圖像（或像元亮度值）。太陽(yáng)高度角可根據(jù)成為太陽(yáng)垂直照射時(shí)的圖像（或像元亮度值）。太陽(yáng)高度角可根據(jù)成 像時(shí)刻的時(shí)間、季節(jié)和地理位置確定。如果不考慮天空光的影響，像時(shí)刻的時(shí)間、季節(jié)和地理位置確定。如果不考慮天空光的影響， 各波段圖像可以采用相同的高度角進(jìn)行校正。各波段圖像可以采用相同的高度角進(jìn)行校正。 太太 陽(yáng)陽(yáng) 高高 度度 角角 與與 地地 形形 校校 正正 S W J T US W J T U C o p y r i g h t 2 0 1 5, G u o l i n C a i & L i S h e n 陰影消除陰影消除 太陽(yáng)高度角在圖像上會(huì)產(chǎn)生陰影，一般情況下圖像上的陰影太陽(yáng)高度角在圖像上會(huì)產(chǎn)生陰影，一般情況下圖像上的陰影 是難以消除的，但在多光譜圖像上，地物是難以消除的，但在多光譜圖像上，地物陰影區(qū)的灰度值陰影區(qū)的灰度值， 可以認(rèn)為是可以認(rèn)為是無(wú)陰影時(shí)的影像灰度值無(wú)陰影時(shí)的影像灰度值再加上對(duì)再加上對(duì)各波段影響相同各波段影響相同 的陰影灰度值的陰影灰度值。 比值運(yùn)算比值運(yùn)算：又叫圖像相除，用同步獲得的相同地區(qū)的任意又叫圖像相除，用同步獲得的相同地區(qū)