第5章 遥感数字图像处理_图像校正(2)

第5章 图像校正(2)

本次课内容 5.4 传感器端的辐射校正 5.5 大气校正 5.6 地面辐射校正

5.4 传感器端的辐射校正 传感器端的辐射校正对于卫星遥感图像来说， 又称为大气顶面辐射校正或大气上界辐射校 正.

为什么进行传感器端的辐射校正？ 在扫描方式的传感器中，传感器收集到的电 磁波信号需要经光电转换系统转变成电信号 记录下来。该信号量化后成为离散的灰度级 别，仅在图像中具有相对大小的意义，没有 物理意义。不同的传感器间、同一传感器不 同日期产生的图像中都可能存在偏差，需要 对传感器定标校正后才能进行比较。

传感器端的辐射校正的原理 利用已经建立的地物反射率与遥感图像像素之间的关系，通过遥感图像的像素值计算传感器端的像素 的反射率。一般通过辐射定标来完成。 辐射校正的结果可以是辐亮度也可以是反射率。

(1)可见光和近红外波段的辐射定标在卫星飞越大面积均匀试验场地上空同时，在若干选好的象元内测定探测器对应波段内的地 物反射率，同时测出气象要素和大气光学特性 。再根据卫星过顶时太阳几何位置、仪器视场 角、探测器光谱响应函数等，通过大气辐射传

输模式正演出到达传 感器入瞳处各光谱通道的辐射亮度。

(2)红外波段的辐射校正 传感器入瞳处接受的总辐射由3部分组成： ①通过大气向上传输的直接地面辐射； ②由大气自身向上传输的辐射； ③大气向下辐射到达地面再经地面反射后通过 大气向上传输的辐射。 如选择清洁水面为目标，那么按线性模型处理 I A* C 为 式中， A* 为红外波段的校正系数，C为图像灰 度级。

(3)图像的灰度级和辐亮度 图像上的像素值为灰度级 实际的电磁波辐射强度为辐亮度

在图像数字化时，电磁波的辐亮度被量化为灰度级。而在实际应用中，因为灰度级没有 实际的物理意义，不同日期图像对比和遥感 定量反演时，需要将灰度级转化为辐亮度。

辐射定标 在卫星飞越试验场地上空时同时,在若干选 好的像素内测定探测器对应波段内的地物反 射率ρt,同时测出气象要素和大气光学特 性.再根据卫星过顶时太阳几何位置,仪器视 场角,探测器光谱响应函数等通过大气辐射 传输模式正演出到达传感器入瞳处各光谱通 道的幅亮度Lt.

绝对辐射校正就是建立遥感器测量数字信号 与对应的辐射能量之间的数量关系。 对于一种遥感器来说，绝对辐射校正就是 确定一个灰度值(DN)对应多少辐射度值( L),或者确定一个辐射值L对应多少灰度值 (DN),其数学表达式为 DN=a.L 或 L=b.DN

不同的传感器有不同的校验参数，通常通过 线性方程将传感器的最小和最大的辐亮度与 图像的灰度级联系起来，进行转换。 波段不同，传感器可以探测的最小和最大的 辐亮度值不同。

对于8位量化(量化级数)为256的图像， 基本的转换方程如下所示： L为图像的辐亮度；Lmin和Lmax分别为最小 和最大灰度级对应的辐亮度；DN为图像中 像素的灰度级。 L ( Lmax Lmin ) / 255 DN LminGain, 增益 Bias, 偏置

对于8位量化图像，图像幅亮度Lt=(Lmax-Lmin)/255X DN+Lmin Lt为图像的辐亮度；Lmin为最小灰度级对应的辐亮度； Lmin为最大灰度级对应的辐亮度；DN为像素对应的灰度 级。 传感器的辐亮度参数可以在图像的元数据文件中找到。

Landsat5的TM图像辐射校正幅亮度 L=Gain * DN+Bias Gain为增益，增益=(Lmax-Lmin)/255,Lmax和 Lmin分别为最大和最小光谱辐射值，Bias为 偏置，偏置=Lmin。 随着时间变换，传感器的校正参数误差也会 发生变化。

5.5 大气校正 消除由大气散射引起的辐射误差的处理称为 大气校正。在前期的大气校正中主要 指对 天空散射光的校正(程辐射校正)。 遥感图像中，卫星遥感图像需要进行大气校 正；航空摄影获取的图像，根据飞行高度的 情况可以不进行大气校正。

大气校正的3种方法 统计学方法：将野外实测的大气影响的测量 值与传感器同步观测结果回归分析 辐射传递方程：测量大气参数，按理论公式 求得大气干扰辐射量； 波段对比法：在特殊条件下，利用某些不受 大气影响或影响很小的波段校正其他波段。 一般采用波段对比法