遥感数字图像处理-大气校正

1、大气校正校正大气校正校正 概概 述述 太阳位置和角度太阳位置和角度 大气条件大气条件 传感器性能传感器性能 辐射失真辐射失真 遥感系统遥感系统 大气状况大气状况 几何误几何误 差差 辐射校正辐射校正 几何纠正几何纠正 几何精纠正几何精纠正 遥感图像遥感图像 降质类型降质类型 辐射失真辐射失真 表现表现 遥感传感器测得的值与遥感传感器测得的值与 地物实际的光谱值不同地物实际的光谱值不同 原因原因 遥感传感器本身特性遥感传感器本身特性 地物光照条件地物光照条件 大气作用大气作用 其他其他 几何畸变几何畸变 表现表现 图像几何位置的失真图像几何位置的失真 原因原因 传感器不稳定传感器不稳定 遥感平台

2、遥感平台 地球地球 1、经验线性法、经验线性法 假定图像假定图像DN值与反射率值与反射率r之间之间 存在线性关系存在线性关系: 定标点要求：定标点要求： （1）尽可能各向同性的均一地物，）尽可能各向同性的均一地物， 面积足够大；面积足够大； （2）地物在光谱上要跨越尽可能）地物在光谱上要跨越尽可能 宽的反射光谱段，明暗目标之宽的反射光谱段，明暗目标之 间要有足够的差异；间要有足够的差异； （3）尽可能与研究区域保持同一）尽可能与研究区域保持同一 海拔高度。海拔高度。 DNkrb 反射率 . . 辐照度 暗目标 亮目标 截距=偏移 斜率=增益 以红外波段最低值校正可见光波段以红外波段最低值校正可

3、见光波段 前提假设：大气散射的影响主要在短波波前提假设：大气散射的影响主要在短波波 段，红外波段中清洁的水体几乎不受影响，段，红外波段中清洁的水体几乎不受影响， 反射率值应当为反射率值应当为0。由于散射影响，而使得。由于散射影响，而使得 水体的反射率不等于水体的反射率不等于0，推定是由于受到了，推定是由于受到了 天空辐射项的影响。天空辐射项的影响。 直方图法确定直方图法确定 纠正方法：差值法纠正方法：差值法 暗像元法暗像元法2-1、回归分析法、回归分析法 TM图像图像 蓝光波段的蓝光波段的B1大气散射最大，红外波段的大气散射最大，红外波段的B7散射最小。图像中的深散射最小。图像中的深 的大面积

4、水体与地形阴影在的大面积水体与地形阴影在B7中是黑的，如果不存在附加的辐射，中是黑的，如果不存在附加的辐射， 这些水体与阴影在其它波段也应该是黑的，这些水体与阴影在其它波段也应该是黑的，B1与与B7应该具有比例关应该具有比例关 系。如果受到影响，那么，在其他波段会产生偏移。系。如果受到影响，那么，在其他波段会产生偏移。 对对B1进行校正，回归方程为：进行校正，回归方程为： B1，B7遥感图像遥感图像1波段和波段和7波段目标的灰度值；波段目标的灰度值； a0，b0直线的斜率和截距。直线的斜率和截距。 校正后波段的灰度值，校正后波段的灰度值，a0是上述方程的截距，即偏移量是上述方程的截距，即偏移量

5、 1070 Bb Ba 110 BBa 暗像元法暗像元法2-2、直方图法、直方图法 如果图像内包括暗色地物或地形阴影，可如果图像内包括暗色地物或地形阴影，可 从各个波段中减去其最小的亮度值（或一从各个波段中减去其最小的亮度值（或一 个阴暗地区的平均亮度值）来进行校正。个阴暗地区的平均亮度值）来进行校正。 B=B-Bmin 频频 数数 0 频频 数数 B7 （a） 7波段直方图波段直方图 0 B1 （b） 1波段直方图波段直方图 a1 TM图像的图像的1、7波段直方图波段直方图 直方图法直方图法 B=B-Bmin 各波段的像元值减去其最小值各波段的像元值减去其最小值 1、内部平均法、内部平均法

6、相对反射率； 相对反射率； R 像元值； 像元值； F 整幅图像的平均光谱值。 整幅图像的平均光谱值。 优点：可消除地形阴影和其他的整体亮度的差异优点：可消除地形阴影和其他的整体亮度的差异 缺点：基于假设地面变化是充分异构的，若假设缺点：基于假设地面变化是充分异构的，若假设 不成立，得到的反射光谱会有虚假性不成立，得到的反射光谱会有虚假性 /RF 2、平场域法、平场域法 平场：一块面积大、亮度高、光谱响应曲平场：一块面积大、亮度高、光谱响应曲 线变化平缓的区域线变化平缓的区域 假设条件：假设条件： 区域的平均光谱没有明显的吸收特征；区域的平均光谱没有明显的吸收特征； 区域辐射光谱主要反映的是当

7、时大气条区域辐射光谱主要反映的是当时大气条 件下的太阳光谱件下的太阳光谱 /RF 像元辐射值像元辐射值 /定标点（平场域）的平均辐射光谱值 定标点（平场域）的平均辐射光谱值 5.5.2 模型法模型法-辐射传递方程计算法辐射传递方程计算法 由辐射传递方程可得由辐射传递方程可得 ： e-T(0,H)称为大气的衰减系数称为大气的衰减系数 ； E0为为地面目标的辐射能量为地面目标的辐射能量为； H为大气高度；为大气高度； E为传感器收集到的电磁波能量。为传感器收集到的电磁波能量。 ), 0( 0 HT eEE 5.5.2 辐射传递方程计算法辐射传递方程计算法 n 专业的遥感图像处理系统多提供了大气校正

8、模型专业的遥感图像处理系统多提供了大气校正模型 lERDAS和和Geomatica系统中的系统中的ACTOR模型模型 lENVI系统中的系统中的Flaash模型模型 l公共的大气校正模型，其中较好的是公共的大气校正模型，其中较好的是6S模型。模型。 n 改进的方法改进的方法 n在获取图像的同时在获取图像的同时,利用搭载在同一平台上的其他传感利用搭载在同一平台上的其他传感 器获取气溶胶和水蒸汽的浓度数据，然后利用这些数器获取气溶胶和水蒸汽的浓度数据，然后利用这些数 据进行大气校正。据进行大气校正。 什么情况下需要进行大气校正什么情况下需要进行大气校正 大气透明度差而且不均一大气透明度差而且不均一 大气中的水汽含量高大气中的水汽含量高 低海拔地区应该进行校正，低海拔地区应该进行校正，3000米以上米以上 的地区可以不考虑的地区可以不考虑 相对高差