遥感图像辐射处理

1、1第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.16.1遥感图像的遥感图像的辐射处理辐射处理1、大气散射和、大气散射和吸收吸收2、地形影响和、地形影响和光照条件变化光照条件变化3、传感器本身、传感器本身性能性能辐射误差：传感器观测目标的反射或辐射能量时，观测辐射误差：传感器观测目标的反射或辐射能量时，观测值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量之间的值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量之间的差值。差值。2第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.16.1遥感图像的遥感图像的辐射处理辐射处理辐射处理辐射处理辐射（误差）校正辐射（误差）校正消除或改正遥感图像成像过程中附加在

2、传感器输消除或改正遥感图像成像过程中附加在传感器输出的辐射能量中的各种噪声的过程。出的辐射能量中的各种噪声的过程。传感器辐射定标传感器辐射定标建立传感器每个探测元所输出信号的数值量化建立传感器每个探测元所输出信号的数值量化值与该探测器对应像元内的实际地物辐射亮度值与该探测器对应像元内的实际地物辐射亮度值之间的定量关系。值之间的定量关系。3第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.16.1遥感图像的遥感图像的辐射处理辐射处理1、传感器辐射定标、传感器辐射定标建立传感器每个探测元所输出信号的数值量化值与该探建立传感器每个探测元所输出信号的数值量化值与该探测器对应像元内的实际地物辐射亮度值

3、之间的定量关系。测器对应像元内的实际地物辐射亮度值之间的定量关系。例：陆地卫星系列通过飞行前实地测量，预先测出各波例：陆地卫星系列通过飞行前实地测量，预先测出各波段的辐射值（段的辐射值（L)和记录值（和记录值（DN）之间的校正乘系数（记）之间的校正乘系数（记为为A)和校正加系数（记为和校正加系数（记为B)，其纠正公式为：，其纠正公式为： L=A*DN+B A和和B在使用期限内是固定不变的。在使用期限内是固定不变的。4第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.16.1遥感图像的遥感图像的辐射处理辐射处理1、传感器辐射定标、传感器辐射定标强度、光谱、空间定标强度、光谱、空间定标 绝对定标

4、绝对定标建立传感器测量的数字信号与对应的辐射能量之间的数量关系：建立传感器测量的数字信号与对应的辐射能量之间的数量关系： L=A*DN+B 相对辐射定标相对辐射定标为了校正传感器中各个探测元件响应度差异而对卫星传感器测量到为了校正传感器中各个探测元件响应度差异而对卫星传感器测量到的原始亮度值进行归一化的处理过程。的原始亮度值进行归一化的处理过程。5第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.16.1遥感图像的遥感图像的辐射处理辐射处理2、大气校正、大气校正遥感定量化研究和应用的主要难点之一。遥感定量化研究和应用的主要难点之一。北京大学定量遥感培训班：北京大学定量遥感培训班：6大气影响的

5、定量分析大气影响的定量分析0E0L地面上的辐照度为地面上的辐照度为 :cos0EE假定地表面是朗伯体，其假定地表面是朗伯体，其表面为漫反射，则某方向表面为漫反射，则某方向物体的反射辐射亮度为物体的反射辐射亮度为: : cos00ERERL系统增益系数因子系统增益系数因子 ，进入传，进入传感器的亮度值感器的亮度值 Scos00SERL无大气影响状况无大气影响状况0L第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.16.1遥感图像的遥感图像的辐射处理辐射处理7大气影响的定量分析大气影响的定量分析cos01STETRLDESTRL2PDSLSETRSTETRLcos0受入射方向透过率受入射方向透

6、过率 和反射和反射方向透过率方向透过率 的影响，进入的影响，进入传感器的亮度值为：传感器的亮度值为：TT漫入射辐照度为ED，反射后进入传感器的亮度值为：散射光直接进入传感器的辐射（程辐射亮度LP）8大气影响的定量分析大气影响的定量分析PDSLSETRSTETRLcos0大气的影响主要是减少了图像的对比度，使原始信号和背景信大气的影响主要是减少了图像的对比度，使原始信号和背景信号都增加了因子。号都增加了因子。9第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.16.1遥感图像的遥感图像的辐射处理辐射处理2、大气校正、大气校正1）基于辐射传输方程的大气校正）基于辐射传输方程的大气校正6S模型、模

7、型、LOWTRAN模型、模型、MORTRAN模型、模型、ATCOR模型等；模型等；2）基于地面场地数据或辅助数据进行辐射校正）基于地面场地数据或辅助数据进行辐射校正地面目标的反射率与遥感探测器的信号之间的线性关地面目标的反射率与遥感探测器的信号之间的线性关系系: L=a+bR10第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.16.1遥感图像的遥感图像的辐射处理辐射处理2、大气校正、大气校正3）利用不受大气影响或影响较小的波段校正其它波）利用不受大气影响或影响较小的波段校正其它波段的大气影响段的大气影响.（1 1）直方图最小值去除法）直方图最小值去除法（2 2）回归分析法）回归分析法 11

8、（1 1）直方图最小值去除法）直方图最小值去除法从图像像元亮度值中减去一个辐射偏置量（从图像像元亮度值中减去一个辐射偏置量（LP），辐射偏置），辐射偏置量等于图像直方图中最小的辐射亮度值。量等于图像直方图中最小的辐射亮度值。前提：图像中存在水体（或阴前提：图像中存在水体（或阴影）等物体的灰度值为影）等物体的灰度值为0的区域的区域.12（2 2）回归分析法）回归分析法原理原理：大气散射：大气散射主要影响短波部主要影响短波部分，波长较长的分，波长较长的波段几乎不受影波段几乎不受影响，因此可用其响，因此可用其校正其它波段数校正其它波段数据。据。13bLaL（2 2）回归分析法）回归分析法abLL怎么

9、求怎么求和和？2)()(aabbaaLLLLLLabLL14第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.16.1遥感图像的遥感图像的辐射处理辐射处理3、太阳高度角、太阳高度角日地距离校正和地形引起的辐射误差校日地距离校正和地形引起的辐射误差校正正日地距离太阳高度角辐射平均日地距离时的太阳 d：:sin00200EdEE 15第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.16.1遥感图像的遥感图像的辐射处理辐射处理3、太阳高度角、太阳高度角日地距离校正和地形引起的辐射误差校日地距离校正和地形引起的辐射误差校正正E0Ecos0EE 164、地面辐射校正场、地面辐射校正场 当遥感数据辐

10、射处理后，需要通过地面辐射校正场来当遥感数据辐射处理后，需要通过地面辐射校正场来对计算结果进行验证和修正。对计算结果进行验证和修正。 世界典型的辐射场有：世界典型的辐射场有：19791979年美国新墨西哥州白沙地面年美国新墨西哥州白沙地面辐射定标场、辐射定标场、19871987年法国马赛西北年法国马赛西北La CrauLa Crau沙地面辐射沙地面辐射定标场。定标场。 中国的辐射场：敦煌西戈壁辐射校正场（可见和红外）、中国的辐射场：敦煌西戈壁辐射校正场（可见和红外）、青海湖辐射校正场（热红外和红外）。青海湖辐射校正场（热红外和红外）。第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.16.1

11、遥感图像的遥感图像的辐射处理辐射处理17第六章 遥感图像辐射处理 6.2遥感图像辐射增强o 图像增强目的： 增强感兴趣目标与周围目标的反差，突出目标，消弱某些不需要的信息。o 图像增强手段： 空间域 频率域o 灰度直方图（会计算）),()(),(),(yxfFgvuFyxf012312322321321018第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.2遥感图像辐射增强1 1、遥感图像灰度直方图、遥感图像灰度直方图灰度直方图可以看成是一个随机分布密度函数灰度直方图可以看成是一个随机分布密度函数10101RiLjijXLRXLRMXXMMii2/11021119第六章第六章 遥感图像辐射

12、处理遥感图像辐射处理 6.2遥感图像辐射增强202 2、遥感图像反差调整、遥感图像反差调整 通过改变像元的亮度值来改变图像像元的对比度，通过改变像元的亮度值来改变图像像元的对比度，从而改善图像质量的图像处理方法。其同义词有：从而改善图像质量的图像处理方法。其同义词有：对比度变换（增强、拉伸）、反差增强、直方图变对比度变换（增强、拉伸）、反差增强、直方图变换、辐射增强、点增强。换、辐射增强、点增强。第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.2遥感图像辐射增强212 2、遥感图像反差调整、遥感图像反差调整 第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.2遥感图像辐射增强22纠正前的

13、图像及直方图：纠正前的图像及直方图：偏暗偏暗23纠正后的图像及直方图纠正后的图像及直方图24第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.2遥感图像辐射增强反差调整反差调整（对比度变换）（对比度变换）直方图拉伸直方图拉伸直方图均衡直方图均衡直方图匹配直方图匹配线性变换（分段线性）线性变换（分段线性）非线性变换非线性变换直方图正态化直方图正态化密度分割密度分割灰度反转灰度反转25第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.2遥感图像辐射增强Input DNOutput DNb1255255a1a2b2dijdijminminminmaxminmaxdAdBddddABAddijij

14、直线形态对图像对直线形态对图像对比度的影响？比度的影响？对图像的不同亮度对图像的不同亮度值区域如何进行差值区域如何进行差异变换？异变换？26原始图象原始图象变换后图象变换后图象27对图像亮度值的影响？cbexaaxbcaxbxab) 1lg(第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.2遥感图像辐射增强直方图拉伸直方图拉伸28多波段直方图拉伸多波段直方图拉伸29第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.2遥感图像辐射增强直方图均衡直方图均衡非线性的增强方法；非线性的增强方法；将每个灰度区间等概率分布，代替了原来的随机分将每个灰度区间等概率分布，代替了原来的随机分布，即增强后的

15、每个灰度级内有大致相同的像元数；布，即增强后的每个灰度级内有大致相同的像元数；通过改变灰度区间来实现；通过改变灰度区间来实现；根据灰度值的出现频率来分配它们的亮度显示范围，根据灰度值的出现频率来分配它们的亮度显示范围，频率高的部分被增强了频率高的部分被增强了, ,频率低的部分被压缩频率低的部分被压缩。30效果：增强了峰值处的对比度，两端（最亮和最效果：增强了峰值处的对比度，两端（最亮和最暗）的对比度减弱了暗）的对比度减弱了31第六章第六章 遥感图像辐射处理遥感图像辐射处理 6.2遥感图像辐射增强1列出原始图像的灰度级k=0,1,7012345672统计原始直方图各灰度级像素7901023850656329245122813计算原始直方图0.190.250.210.160.080.060.030.024计算累计直方图T0.190.440.650.810.890.950.9815对(N-1)*T四舍五入取整(t)135667776确定映射对应关系(k-t)0-11-32-53,4-65,6,7-77统计新直方图各灰度级像素79010238509854488计算新直方图0.190.250.210.240.1132直方图均衡化计算步骤示意图直方图均衡化计算步骤示意图33直方图