遥感技术第四章-辐射校正2014

第四章辐射校正，马龙主页218 qq136917675964，第一节辐射传输第二节探测器误差校正第三节辐射校正第四节大气校正第六s模型ELC相对大气校正第五节倾斜方向辐射校正，前言，辐射校正目的是获取正确对象的辐射信息。不需要辐射校正的时间，(1)不需要辐射校正所需的信息，(2)不需要定量遥感，提取信息示例，使用的示例，一致的条件，大气辐射校正，相对大气辐射校正条件：定量遥感，(1)同时遥感图像的相对大气校正，(2)其他相位遥感第一个与应用需求相关(2)第二个与现有数据相关、第一节辐射传输、基本概念：截面(cross-section)、消光系数、散射函数(scatteringphasefunction)、单个散射albedo 一般来说，波长长的电磁波的波动性更明显。因此，在微波遥感领域，可以利用麦克斯韦方程来解释电磁波与介质的相互作用。短波部分干扰和衍射等波动现象不明显，更多地表现为颗粒状。在光学和热红外领域，为了方便直观，通常使用辐射传输方程来说明电磁波和介质的相互作用。麦克斯韦方程和辐射传递方程没有矛盾，可以相互转换，困难和优劣很难区分，但形式和解法有区别，各领域都有其独特的优点。在“截面”、“光散射”和“辐射传输”领域中，“截面”一词通常类似于用于表示粒子从初始光线中去除的能量大小的几何体区域。也称为“消亡剖面”。对于粒子，截面单位为面积(厘米2粒子数-1)，面积单位的消亡截面等于漫反射截面和吸收截面的总和。对于单位质量，截面的单位是每个单位质量的面积(厘米2克-1)。此时，质量消失截面这个术语在传输研究中使用，因此质量消失截面等于质量扩散截面和质量吸收截面之和。消亡系数(cm -1)=消亡剖面(cm 2粒子数-1)粒子数密度(cm -3)消亡系数(cm -1)=质量消亡剖面(cm 2克-1)密度(Second，itexpressestheefficientencywithin whichthisparticularsortofmaterial(Hyder ogen，or helium，or elects，or.)absorndscatter slight。一般辐射传输方程，衰退增强，介质中传输的一束辐射将因与物质的相互作用而减弱。如果发射强度在传播方向通过ds厚度后更改为，则=式的物质密度表示发射波长的质量消失部分。辐射强度的减弱是由物质中的吸收和物质对辐射的散射引起的。另一方面，辐射强度可以因相同波长的物质发射和多个散射而提高，多个散射导致其他所有方向的部分辐射进入正在研究的辐射方向。要增加辐射和多次散射产生的强度，请按如下方式定义源函数系数：=表达式的源函数系数具有与质量消失截面类似的物理意义。结合上述两个方程式后，总发射强度变更：=，为了进一步方便，将来源函数定义为：/这样，源函数具有发射强度单位。例如：=即不添加坐标系的典型传输方程，是对复制传输过程进行讨论的基础。=，=0，ln/0=0=，0=，=0=0，平面平行介质通常是电磁波通过的介质(例如大气和植物冠层)，以在遥感定量分析过程中简化也就是说，介质可以分成相互平行的多个层，每个层内部(对辐射的影响)的特性是不同的。是将s替换为z，后特定表示，即复制方向和分层方向法线的角度。ln/0=0=0 cos，0=，=0=0/，=cos=，检查指数形式在辐射传输中的作用。辐射传输-通过介质分布电磁波时产生的源函数中的散射表示，即电磁波有可能改变方向。因此，可以通过改变特定方向的电磁波强度来减弱或加强。电磁波在方向 0前进时从介质向方向散射的散射过程包括单个(1)散射和多个散射过程。多个散射是为了区分单个散射而定义的，辐射被介质分布一次以上称为多个散射。区分单个散射和多个散射有助于求解辐射传递方程。分布相位函数(scatteringphasefunction)，为了说明每个方向的电磁波分布比，分布相位函数p (，)为方向的电磁波用方向分布和规格化。也就是说，根据相互原理：通常，色散相位函数p (，)只与方向和方向之间的角度相关，可以写成p (cos )。散射角度定义为入射光束和散射光束之间的角度。散射角度的馀弦可以表示为：p与双向天顶角和相对方位角相关。单个散射反照率，实际上在辐射被介质散射的同时，消亡过程也被同时包含散射和吸收的介质吸收。单次散射反射定义为辐射在每次消亡(或简单散射)过程中散射的比率。入射1，散射后每个方向的总和(积分)是由，位置中的散射引起的源函数在所有方向上分布，到方向的辐射总和，因此是源函数中散射的表示。也就是说，假设在4空间中向上方向的积分：的传播方向的发射强度为I (，)，那么在方向中散射的发射强度为：因此包含散射源函数的辐射传输方程通常没有解析解，只能通过数值解或简化来解释。许多应用程序经常将上等号右侧的第二个项目分为单个散射和多个散射两个。上节中提到的平面平行介质(大气)的传输方程是，电磁波在方向 0前进时由介质向散射的散射过程可以分解为单个(1)主散射和多个散射过程。多个散射是为了区分单个散射而定义的，辐射被介质分布一次以上称为多个散射。区分单个散射和多个散射有助于求解辐射传递方程。方向散射的辐射强度是从的I (，)中包含的单个散射单独提取的，在中发生单个散射后推导其表达式。对于单个散射，假设入射辐射强度的初始值为I0，传播方向为，这也称为dirac函数，因为到达的辐射强度是冲击函数，冲击函数是dirac最初提出和定义的。反映非常短、函数值大的信号类型，广泛用于信号处理。定量遥感通常描述物理量仅在特定方向存在，用 (，)表示。此时，冲击函数单位具有球面度Sr的倒数特性。积分结果是函数a ()从方向(冲击方向)获取函数值。此函数的值从该方向提取，因此称为采样属性。冲击函数具有取样特性，函数a ()乘以冲击函数，建立4空间积分。示例：对自下而上入射方向进行4的空间积分，并考虑一个入射方向。例如，由于太阳光是平行光入射的，因此仅在 0的一个方向i0= (， 0) F0，其中F0是太阳的通量密度。单个散射产生的源函数，即方向的辐射强度为：这里，多个散射是二次以上的散射，在源函数中，散射可以表示为单次散射和多个散射的总和。其中，多个散射项表达式如上所示。也就是说，上面的结果绝对是强度单位。其中，B(T)是普朗克函数，对象亮温度为T时发射的辐射强度，其强度与发射方向无关。也就是说，每个方向都相同。此外，源函数发射的表达可以写成：j (，)=b t ()，因此，考虑散射和发射源函数后，发射传输方程可以展开为：摘要，两个概念：考虑散射相位函数、单散射反射率、散射和发射源函数的辐射传输方程：传输方程的散射表示是使方程复杂化的根本原因，也是发射传输过程的魅力。修正第二节探测器错误，(1)Randombadpixels(shot noise)(2)lineorcolumndrop-outs(3)line-start/stop pop我们称这种随机不良像素为枪击噪音。噪音是因为图像看起来像被枪击了。通常，这些坏像素的像素值为0或255(存储为8位)。对于频带k，必须首先在该频带中指定坏像素位置。使用简单的阈值算法遍历整个图像，以识别像素值为零的像素元素(假定0表示枪击噪音，没有像素值为零的地面对象)。确定坏像素后，可以对该像素周围的其他8个像素进行运算。解决方法，(2)对于线性orcolumndrop-outs，对于钟摆传感器，如果检测器失败，则整个像素值将丢失。对于推式扫描传感器，如果传感器出错，则整个像素列将丢失。这是lineorcolumndrop-outs，有问题的行或列的像素值为0。对于频带k，必须首先查找该频带中出现问题的坏行。可以使用简单的阈值算法遍历整个图像，该算法标识像素值为0或接近于0的扫描行。如果确定坏行，则可以使用坏行的前一行和最后一行的像素值平均值修补坏行。解决方法，(3)Line-start/stopproblems，扫描系统无法获取扫描线的起始数据，或者扫描线的位置错误。(4)partiallineorcolumndrop-outs，有时探测器由于某种原因在一条扫描线上正常工作，另一条扫描线工作一段时间后，再次出现异常，导致图像的坏图像元素不规则分布。在这种情况下，不良实体无法系统地处理。所以解决方法是手动逐个修补损坏的元素。解决方法，(5) lineorcolumnstring，有时探测器没有完全坏，只是失去了辐射调节能力。例如，对于黑色深水，一个探测器记录20的亮度值，而对于同波段的其他探测器，则记录远低于20的亮度值。要更正这些扫描线，必须首先检查图像中指定错误的扫描线。方法是选择统一的图像(例如水)。计算每个检测器的直方图，如果一个检测器的平均值或中心值与另一个检测器大不相同，则该检测器可能失去调整能力。修复出现此问题的扫描线可能需要偏移或增益校正。解决方案，第iii节辐射校正，基本概念：辐射校正知识点：实验室校正，航天器校正，站点校正要求：了解概念，了解三种校准方法和概念，传感器接收的电磁波能量：(1)太阳被大气衰减后对地面进行调查，地面反射后，还有大气实际上，辐射校正是将记录的原始DN值转换为大气外表面反射率，消除传感器本身产生的错误的方法有多种：实验室校准、板载校准、站点校准。发射前实验室校准，传感器发射前执行的波长位置，发射精度，光谱特性等精确测量，即实验室校准。这通常包括两部分：频谱校正和频谱响应函数，它们确定遥感传感器每个频带的中心波长和带宽。辐射校正在模拟宇宙环境的实验室中创建传感器输出量化值(DN)和传感器瞳孔中的发射亮度之间的模型，通常用线性模型表示。Y=gain*DN offsetgain和offest通常称为增益和偏移。在基于航天器标准的飞行中，在飞行中进行一定检查的飞行中，使用传感器校准情况，通常是辐射校准源，校准光学系统内置在飞机上的方法；在大气层外，太阳的发射性可以被视为常数，因此，也可以选择太阳作为基准光源，通过太阳校准系统绝对校准宇宙飞船成像光谱仪。发射后的可靠性检查(场地校正)，场地选择意味着传感器在正常运行条件下选择辐射校正场地。一般来说，如果选择沙漠地区，利比亚沙漠中的AVHRR、北非沙漠修正斑点图像、敦煌西部戈壁沙漠修正CBERS图像、美国白沙导弹射击场经常用于修正高分辨率图像。选择一般均匀稳定目标，利用精密仪器建立地面同步传感器架空时的大气环境参数和图片反射率、辐射传输方程，建立图像与真实图片之间的数学关系，并获得完成精确传感器校准的校正参数。基本