遥感知识——影像预处理.doc

影像预处理主要是对影像进行前期的基本处理操作，包含影像的相对大气校正、综合大气校正、控制点量测、几何校正、影像分块裁剪、影像标幅裁剪、影像镶嵌、影像融合、影像投影、色调拉伸、自然色处理和直方图匹配等功能。辐射校正：理想的遥感影像是能够如实而毫不歪曲地反映地物的辐射能量分布和几何特征的图像，而实际上所得到的影像都存在着不同程度的畸变和降质。遥感影像的降质主要可归结为两大类：遥感图像的辐射失真和几何畸变。辐射失真是指遥感传感器在接收来自地物的电磁波辐射能时，由于电磁波在大气层中传输和传感器测量过程中受到遥感传感器本身特征、地物光照条件(地形影响和太阳高度角影响)以及大气作用等的影响，而导致的遥感传感器测量值与地物实际的光谱辐射率不一致。为了使影像能最好地接近原始地物，消除辐射失真影响就需要做大气校正。这里的大气校正是指大气散射校正，即消除大气散射对辐射失真的影响。系统提供了几种大气校正的方法。1. 像元暗目标法：该方法的理论基础就是在假定待校正的遥感图像上存在黑暗像元区域、地表朗伯面反射、大气性质均一,忽略大气多次散射辐照作用和邻近像元漫反射作用的前提下,反射率很小的黑暗像元。由于大气的影响,而使得这些像元的反射率相对增加。所以认为这部分增加的反射率是由于大气辐射的影响产生的。暗目标法就是利用把黑暗像元值作为大气辐射影响,并代入适当的大气校正模型,获得相应的参数，然后把用这个参数对图像其它像元进行校正得到地物真实的辐射值。这种校正又分为线形校正和全局校正。线形校正是以每一行为单位，对暗目标区域中的像元计算每一行的平均向量，然后对整幅图中在这一行的像元都减掉这个向量，从而达到校正。但没有在这一行的像元就不需要处理了。全局校正是之前求得暗目标区域中所有像元的平均向量，然后对整幅图像中的所有像元都减去这个向量，从而达到校正的目的。这两种方法的选定用户根据需要来确定。2. 波段暗目标法：在待假定校正的遥感图像上存在着黑暗的像元区域，如果影像中的多个波段中，有某一波段由于其波长特征，可以不受大气等因素的影响成像，那么就可以利用这个波段来校正其它波段中所受的大气干扰。波段暗目标法的理论基础同像元暗目标法。3. 波段间回归分析：该方法的理论依据在于大气散射的选择性，即大气散射对短波影响大，对长波影响小。因此对遥感卫星来说有些波段受散射影响较重，有些波段受散射影响较小。为处理问题方便，可以把受散射影响最小的波段所成影像当做无散射影响的标准影像，通过对不同波段的对比分析计算出大气干扰值。在不受大气影响的波段和待校正的波段影像中，选择从最亮到最暗的一系列目标，对每一个目标两个波段进行回归分析。4. 直方图模型：如果影像中存在亮度很暗的目标，如深海水体，阴影等，则对应影像的亮度值应该为0，实际上只有在没有大气影响的情况下，其亮度值才为0，其它目标由于受大气散射、辐射使得目标的亮度值不为0。根据具体的大气条件，各波段要校正的大气影响是不同的。为确定大气的影响，显示有关影像的直方图，从图上可以得到m波段最黑的目标亮度为0，则n波段最小值与其之差即为大气的影响。5. 内部相对反射：对整个影像的光谱进行平均，得到整幅影像的平均参考光谱，对影像中每一个像元的光谱都除以该平均值，便得到了定标后的成像光谱。公式为：(i)= Di/Averagei式中, 表示Di波段i上像元的亮度值；(i)为该像元校正后在波段i上计算得到的反射率；Averagei为波段i上所有像素的亮度平均值。6.对数残差模型：模型假设遥感器测到的辐射值DN与波长处的像元的反射率具有以下关系：DNi=TiRiI，其中T为地形因子，I为照度因子。于是经对数运算可得： log(Ri) = log(DNi) log(Ti) log(I)其中log(Ti)是某一像元在所有光谱段上的对数平均，log(I)是某一波段上所有像元的对数平均。log(DNi)是像元i在光谱段遥感器接收到的信号值的对数。 此外,由于考虑到噪声对影像的影响，可以在求log(DNi) 后，对这个临时影像进行滤波来减少噪声。通常情况下，可以选择用3*3的平均值滤波，或是中值滤波。实验证明，这样做确实起到减少噪声的作用。6s辐射校正：6S模型全称是second simulation of the satellite signal in the solar spectrum，是在假定大气无云的情况下考虑了水汽、CO2 、O3和O2 的吸收、分子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射率的问题。6S辐射校正模型考虑了目标高程、表面的非郎伯体特性、新的吸收分子种类的影响（如CO、N2O等），主要包括了五个部分：太阳、地物与遥感器之间的几何关系，大气模式，气溶胶模式，遥感器的光谱特性和地表反射率。这五个部分构成了辐射传输模型，考虑了大气顶的太阳辐射能量通过大气传递到地表，以及地表的反射辐射通过大气到达遥感器的整个辐射传输过程。 高度角校正：太阳高度角校正主要是校正由于成像时间及地理位置的不同所引起的不同太阳高度角而导致的辐射失真 控制点量测:在图像中加入了几何控制点信息后，图像具有了地理坐标的概念，它就能完成各种操作，如图像之间的配准，图像与图形的配准，图像的镶嵌，图像几何校正，几何变换，投影变换等。在MSI的图像显示引擎下，这些操作可实时动态完成，无需生成新的图像文件。 几何校正：几何校正就是利用给图像加上控制点，使影像具有地理坐标信息，系统所提供的几何校正模型有仿射变换、多项式变换两种，这里以多项式几何校正模型为例介绍几何校正操作。几何校正一般是给图像加上地理坐标，而正射校正是在加上地理坐标的同时，再通过一些测量高程点和DEM来消除地形起伏引起的图像变形。影像的镶嵌处理是要将具有地理参考的若干相邻图像合并成一幅图像或一组图像，需要镶嵌的输入图像必须含有地图投影信息，或者说输入图像必须经过几何校正处理或进行过校正定标。虽然所有输入的图像可以具有不同的投影类型、不同的像元大小，但必须具有相同的波段数。在进行影像镶嵌时，需要确定一幅参考影像，参考影像将作为输出镶嵌图像的基准，决定镶嵌图像的对比度匹配以及输出图像的