辐射校正
遥感影像纠正的方法与技巧
遥感影像纠正的方法与技巧随着科技的不断发展，遥感技术在各个领域得到了广泛的应用。
遥感影像是通过卫星、飞机等远距离获取地面信息的一种重要手段。
然而，在获取遥感影像后，由于各种原因导致的图像扭曲、色差等问题是不可避免的。
因此，进行遥感影像纠正是必要的。
本文将介绍遥感影像纠正的常用方法与技巧。
一、几何校正方法几何校正是对遥感影像进行坐标、尺度和旋转方位的校正。
常见的几何校正方法有影像配准、地标匹配、插值等。
1. 影像配准影像配准是将待纠正影像与参考影像进行对比，通过匹配相同地物或地点的像素点，从而进行坐标转换。
常用的影像配准方法有基于特征点匹配和基于相位相关匹配两种。
基于特征点匹配的方法是通过提取影像中的特征点，并将其与参考影像中的特征点进行匹配，从而获得坐标转换模型。
OpenCV是一种常用的用于特征点匹配的开源库。
基于相位相关匹配的方法是通过计算两幅影像之间的相关性，确定它们之间的几何转换关系。
这种方法通常用于具有相位重建能力的传感器。
2. 地标匹配地标匹配是通过识别影像中的已知地标（如道路交叉口、建筑物等）并与参考影像中的地标进行匹配来进行校正的一种方法。
这种方法适用于城市建筑等具有明显特征的区域。
3. 插值插值是指通过对图像中间的像素值进行估算，从而使整个图像变得平滑过渡的过程。
常用的插值方法有双线性插值、双三次插值等。
这些方法可以使得图像在进行几何校正后仍保持较好的视觉效果。
二、辐射校正方法辐射校正是指对遥感影像中的亮度进行校正，以保证影像反映地物的真实辐射亮度。
常用的辐射校正方法有直方图匹配、大气校正、辐射转换等。
1. 直方图匹配直方图匹配是指通过将原始图像的灰度值映射到目标图像的灰度值范围来进行校正的方法。
这可以使得影像在亮度上看起来更加准确，同时保证地物的色彩还原度。
2. 大气校正大气校正是指通过估计大气光照对地面目标反射率的影响，将地表反射率从观测影像中恢复出来的一种方法。
这种方法适用于去除由大气散射引起的云、雾等干扰。
辐射定标,大气校正,辐射校正的区别与联系
辐射定标是进行遥感定量反演的一个前提，在遥感应用占有很重要的位置，下面部分内容主要摘自童庆禧先生的《高光谱遥感》辐射定标：建立遥感传感器的数字量化输出值DN与其所对应视场中辐射亮度值之间的定量关系。
1.实验室定标：在遥感器发射之前对其进行的波长位置、辐射精度、空间定位等的定标，将仪器的输出值转换为辐射值。
有的仪器内有内定定标系统。
但是在仪器运行之后，还需要定期定标，以监测仪器性能的变化，相应调整定标参数。
1光谱定标，其目的视确定遥感传感器每个波段的中心波长和带宽，以及光谱响应函数2辐射定标绝对定标：通过各种标准辐射源，在不同波谱段建立成像光谱仪入瞳处的光谱辐射亮度值与成像光谱仪输出的数字量化值之间的定量关系相对定标：确定场景中各像元之间、各探测器之间、各波谱之间以及不同时间测得的辐射量的相对值。
2.机上和星上定标机上定标用来经常性的检查飞行中的遥感器定标情况，一般采用内定标的方法，即辐射定标源、定标光学系统都在飞行器上，在大气层外，太阳的辐照度可以认为是一个常数，因此也可以选择太阳作为基准光源，通过太阳定标系统对星载成像光谱仪器进行绝对定标。
3.场地定标（是最难的一个）场地定标指的是遥感器处于正常运行条件下，选择辐射定标场地，通过地面同步测量对遥感器的定标，场地定标可以实现全孔径、全视场、全动态范围的定标，并考虑到了大气传输和环境的影响。
该定标方法可以实现对遥感器运行状态下与获取地面图像完全相同条件的绝对校正，可以提供遥感器整个寿命期间的定标，对遥感器进行真实性检验和对一些模型进行正确性检验。
但是地面目标应是典型的均匀稳定目标，地面定标还必须同时测量和计算遥感器过顶时的大气环境参量和地物反射率。
原理：在遥感器飞越辐射定标场地上空时，在定标场地选择偌干个像元区，测量成像光谱仪对应的地物的各波段光谱反射率和大气光谱等参量，并利用大气辐射传输模型等手段给出成像光谱仪入瞳处各光谱带的辐射亮度，最后确定它与成像光谱仪对应输出的数字量化值的数量关系，求解定标系数，并估算定标不确定性。
遥感卫星影像辐射校正、几何校正、正射校正的方法
北京揽宇方圆信息技术有限公司遥感卫星影像辐射校正、几何校正、正射校正的方法a)辐射校正：进入传感器的辐射强度反映在图像上就是亮度值（灰度值）。
辐射强度越大，亮度值（灰度值）越大。
该值主要受两个物理量影像：一是太阳辐射照射到地面的辐射强度，二是地物的光谱反射率。
当太阳辐射相同时，图像上像元亮度值差异直接反映了地物目标光谱反射率的差异。
但实际测量时，辐射强度值还受到其他因素的影响而发生改变。
这一改变就是需要校正的部分，故称为辐射畸变。
引起辐射畸变有两个原因：一是传感器本身的误差；二是大气对辐射的影响。
仪器引起的误差是由于多个检测器之间存在的差异，以及仪器系统工作产生的误差，这导致了接收的图像不均匀，产生条纹和“噪声”。
一般来说，这种畸变在数据生产过程中已经由生产单位根据传感器参数进行了校正，不需要用户自行校正。
b)几何校正：当遥感图像在几何位置上发生了变化，产生诸如行列不均匀，像元大小与地面大小对应不准确，地物形状不规则变化等畸变时，即说明遥感影像发生了几何畸变。
遥感影像的总体变形（相对与地面真实形态而言）是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲及其他变形综合作用的结果。
产生畸变的图像给定量分析及位置配准造成困难，因此遥感数据接收后，首先由接收部门进行校正，这种校正往往根据遥感平台、地球、传感器的各种参数进行处理。
而用户拿到这种产品后，由于使用目的的不同或者投影及比例尺的不同，仍然需要作进一步的几何校正。
几何校正一般包括精校正和正射校正。
精校正：利用地面控制点对由于各种因素引起的遥感图像的几何畸变进行校正。
简单理解：和地形图的校正，校正后有准确的经纬度信息。
精校正适合于在地面平坦，不需要考虑高程信息，或地面起伏较大而无高程信息的情况。
有时根据遥感平台的各种参数已做过一次校正，但仍不能满足要求，就可以用该方法作遥感影像相对于地面坐标的配准校正，遥感影像相对于地图投影坐标系统的配准校正，以及不同类型或不同时相的遥感数据之间的几何配准和复合分析，以得到比较精确的结果。
第三章遥感图像辐射校正和几何校正
(a) 原始影像
（b）同分辨DEM数据 (c)地形坡度角影像辐
射校正结果影像
14
辐射校正
由遥感器引起的误差或由太阳高度引起的误差，一般 在数据生产过程中由生产单位根据遥感器参数进行校正， 而不需要用户进行自行处理。用户应该考虑大气影响引 起的辐射畸变。
Gij
M
di D
(gij
mi )
式中：gij：某一像元被计算前的输入灰度值；M：整个图 像所有像元灰值的平均值；D：整个图像所有像元数灰度
值的标准偏差；mi：每条扫描线上像元灰度平均值；di： 每条扫描线上像元灰度的标准偏差
7
按照上面查找条带公式。如果第i行是一个条带，由于
条带上所有像元都是零级灰值，故mi和di计算出来也为 零值，最后计算的Gij的灰度值应该等于整个像幅灰度值
度，亮度为 。Lp
22
大气影响的定量分析
可见，由于大气影响的存在，实际到达传感器的辐射 亮度是前面所分析的三项之和，即
L L1 L2 Lp
L
RT
S ( E0T
cos
ED )
SLp
23
大气影响的定量分析
比较以下两个公式：
L'0
R
E0
S
cos
L
RT
S ( E0T
cos
ED )
SLp
大气的主要影响是减少了图像的对比度，使原始
f (x, y) g(x, y)
sin 如果不考虑天空光的影响，各波段图像可采用 相同的 角进行校正。 太阳方位角的变化也会改变光照条件，它也随成像 季节、地理纬度的变化而变化。太阳方位角引起的图 像辐射值误差通常只对图像细部特征产生影响，它可 以采用与太阳高度角校正相类似的方法进行处理。
辐射校正
（2）因大气影响引起的辐射误差
地物（目标物）的辐射（反射）经过大气层时，与大气层发生散射作用 和吸收作用，主要是由气溶胶引起的散射（可见光近红外区）及水蒸气引起 的吸收（热红外区）。由于大气的存在，辐射经过大气吸收和散射，通过率 小于1，从而减弱了原始信号的强度，同时大气的散射光也有一部分直接或 经过地物反射进入到遥感器，这两部分辐射又增强了信号，但却不是有用 的。
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大气校正就是指消除由大气散射引起的辐射误差的处理过程 。主 要指对天空散射光的校正。
大气校正的方法: 利用辐射传递方程进行大气校正； 利用地面实况数据进行大气校正 ； 利用辅助数据进行大气校正。
实际像场大气的校正： 野外现场波谱测试（回归分析法）； 大气参数测量； 波段对比分析（直方图法）。
辐射校正
由于传感器响应特性和大气的 吸收、散射以及其它随机因素影响 ，导致图像模糊失真，造成图像的 分辨率和对比度相对下降，这些都 需要通过辐射校正复原。
消除图像数据中依附在辐射亮 度中的各种失真的过程称为辐射量 校正（radiometric calibration）。
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遥感数字图像处理课程讲义
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2.辐射传输方程（radiative transfer equation） GIS开发应用研究中心
传感器的输出Eλ
{[ ] } Eλ = Kλ ρλ λ ⋅ E0 ( )e−T(Z1⋅Z2)secθ + ελ ⋅We (λ) e−T(0,H) + bλ
Kλ 为传感器的光谱响应系数
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4.1 概述
1．辐射畸变
遥感影像的辐射校正与处理技术
遥感影像的辐射校正与处理技术在当今科技飞速发展的时代，遥感技术作为一种获取地球表面信息的重要手段，发挥着越来越关键的作用。
而遥感影像的辐射校正与处理技术，则是确保遥感数据质量和可用性的重要环节。
遥感影像本质上是通过传感器接收到的地物反射或发射的电磁波能量所形成的图像。
然而，在获取影像的过程中，由于多种因素的影响，影像的辐射值可能会出现偏差或失真，这就需要进行辐射校正。
辐射校正的目的是消除或减少这些影响，使得影像能够准确反映地物的真实辐射特性。
造成遥感影像辐射误差的原因众多。
首先，传感器自身的性能差异会导致响应不一致。
不同的传感器对相同的地物可能会产生不同的测量值。
其次，大气对电磁波的散射和吸收也会改变影像的辐射特性。
比如，大气中的水汽、尘埃等会使得光线散射，导致影像模糊和亮度变化。
再者，太阳高度角、观测角度等几何因素也会影响地物的辐射接收。
此外，地形的起伏会导致光照不均匀，从而影响影像的辐射值。
辐射校正主要包括两种类型：辐射定标和辐射校正。
辐射定标是将传感器测量的数字量化值（DN 值）转换为具有物理意义的辐射亮度或反射率值。
这通常需要借助传感器的定标参数，如增益、偏移等。
通过定标，可以建立起影像数据与实际辐射量之间的定量关系。
而辐射校正则是消除或减少由大气、地形等因素引起的辐射误差。
常见的辐射校正方法有基于物理模型的校正和基于经验模型的校正。
基于物理模型的校正方法需要详细了解大气的成分、物理特性以及太阳辐射等信息，通过建立复杂的数学模型来计算大气对辐射的影响，并进行校正。
这种方法理论上较为精确，但需要大量的先验知识和参数输入，计算量较大。
基于经验模型的校正方法则是通过对大量已知辐射特性的地面控制点或均匀地物区域的观测，建立影像辐射值与实际辐射值之间的经验关系，然后应用这种关系对整个影像进行校正。
这种方法相对简单，但精度可能受到控制点选取和分布的影响。
在进行辐射校正之后，还需要对遥感影像进行进一步的处理，以提高影像的质量和可用性。
遥感原理与应用第6章-遥感作业
第六章遥感图像辐射校正名词解释：辐射定标、绝对定标、相对定标、辐射校正、大气校正、图像增强、累积直方图、直方图匹配、NDVI、图像融合1、辐射定标：是指传感器探测值的标定过程方法，用以确定传感器入口处的准确辐射值。
2、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，对目标作定量的描述，得到目标的辐射绝对值。
3、相对定标：又称传感器探测元件归一化，是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一种处理过程。
最终得到的是目标中某一点辐射亮度与其他点的相对值。
4、辐射校正：是指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。
5、大气校正：是指消除大气对阳光和来自目标的辐射产生的吸收和散射影响的过程。
6、图像增强：为了特定目的，突出遥感图像中的某些信息，削弱或除去某些不需要的信息，使图像更易判读。
7、累积直方图：以累积分布函数为纵坐标，图像灰度为横坐标得到的直方图称为累积直方图。
8、直方图匹配：是通过非线性变换使得一个图像的直方图与另一个图像直方图类似。
也称生物量指标变化，可使植9、NDVI：归一化差分植被指数。
NDVI=B7−B5B7+B5被从水和土中分离出来。
10、图像融合：是指将多源遥感图像按照一定的算法，在规定的地理坐标系，生成新的图像的过程。
问答题：1．根据辐射传输方程，指出传感器接收的能量包含哪几方面，辐射误差及辐射误差纠正内容是什么。
根据辐射传输方程，传感器接收的电磁波能量包含三部分：1）太阳经大气衰减后照射到地面，经地面发射后又经过大气的二次衰减进入传感器的能量；2）大气散射、反射和辐射的能量；3）地面本身辐射的能量经过大气后进入传感器的能量。
辐射误差包括：1）传感器本身的性能引起的辐射误差；2）大气的散射和吸收引起的辐射误差；3）地形影响和光照条件的变化引起的辐射误差。
辐射误差纠正的内容是传感器辐射定标和辐射误差校正等。
03遥感图像辐射校正
大气 太阳辐射
7
二、辐射误差来源
❖ 光学摄影机引起的辐射误差
主要由光学镜头中心和边缘的透射强度不一致造 成的，它使同一类地物在图像的不同位置上有不 同的灰度值。
8
二、辐射误差来源
❖ 光电扫描仪引起的辐射误差
光电转换误差，即传感器接收的电磁波信号经光 电转换系统转换为电信号的过程中引起的辐射量 误差
第二章 遥感图像的辐射校正
❖ 第一节 辐射校正概述 ❖ 第二节 辐射校正的原理和方法
1
❖ 教学要求：
❖ 1、掌握遥感数字图像辐射畸变的原因及辐射校正 的目的
❖ 2、掌握因大气、太阳辐射、地形等因素引起的辐 射误差校正方法
❖ 教学重点：
❖ 辐射校正的原理与方法
2
第一节 辐射校正概述
❖ 一、辐射校正的含义 ❖ 二、辐射误差的来源 ❖ 三、辐射校正的内容及流程 ❖ 四、辐射校正的目的
(1)利用辐射传输方程进行大气校正
❖ 若地物目标辐射能量为E0，它通过高度为H的
大气层后，传感器接收系统能收集到的电磁 波能量为E，则由简化后的大气辐射传输方程 得到：
E=E0e-T(0,H)
e-T(0,H)大气衰减系数，确定很复杂 ❖ 若上式能够给出适当的近似解，就可求出地
面目标的真实辐射能量E0。
探测器增益变化引起的误差。
9
二、辐射误差来源
❖ 大气影响引起的辐射误差
电磁波在大气中传播时，受到大气中各种成分的 散射和吸收作用影响。
对于短波的太阳反射波段而言，以散射作用为主； 对于长波的地球发射波段而言，以吸收作用为主。
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二、辐射误差来源
❖ 太阳辐射引起的辐射误差
由于太阳位置变化以及地形的变化，不同地表 位置接收到的太阳辐射是不同的。 ❖太阳位置主要指高度角和方位角。其中高度 角对于地表的太阳辐照度影响较大，而方位 角的变化通常只对图像细部特征产生影响。 两者最终使图像阴影及辐射值不同。 ❖传感器接收的辐亮度和地表坡度坡向有关。
辐射定标、辐射校正、大气校正、正射校正概念
DN值（Digital Number ）：遥感影像像元亮度值，记录地物的灰度值。
无单位，是一个整数值，值大小与传感器的辐射分辨率、地物发射率、大气透过率和散射率等相关。
反映地物的辐射率radiance地表反射率：地面反射辐射量与入射辐射量之比，表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力。
反射率越大，地面吸收太阳辐射越少；反射率越小，地面吸收太阳辐射越多，表示：surface albedo表观反射率：表观反射率就是指大气层顶的反射率,辐射定标的结果之一，大气层顶表观反射率，简称表观反射率，又称视反射率。
英文表示为：apparent reflectance4、行星反射率：从文献“一种实用大气校正方法及其在ＴＭ影像中的应用”中看到“卫星所观测的行星反射率（未经大气校正的反射率）”；在“基于地面耦合的TM影像的大气校正-以珠江口为例”一文有“该文应用1998年的LANDSAT5 TM影像,对原始数据进行定标、辐射校正,求得地物的行星反射率”。
因此行星反射率就是表观反射率。
英文表示：planetary albedo，辐射校正VS. 辐射定标辐射校正：Radiometric correction 一切与辐射相关的误差的校正。
目的：消除干扰，得到真实反射率的数据。
干扰主要有：传感器本身、大气、太阳高度角、地形等。
包括：辐射定标，大气纠正，地形对辐射的影响辐射定标：Radiometric calibration 将记录的原始DN值转换为大气外层表面反射率（或称为辐射亮度值）。
用户需要计算地物的光谱反射率或光谱辐射亮度时，或者需要对不同时间、不同传感器获取的图像进行比较时，都必须将图像的亮度灰度值转换为绝对的辐射亮度，这个过程就是辐射定标目的：消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值方法：实验室定标、机上/星上定标、场地定标不同的传感器，其辐射定标公式不同。
L=gain*DN+Bias在ENVI4.8中，定标模块：Basic Tools>Preprocessing>Calibration Utilities>模块大气校正：Atmospheric correction 将辐射亮度或者表面反射率转换为地表实际反射率目的：消除大气散射、吸收、反射引起的误差。
《遥感影像辐射校正》课件
03
人工智能与辐射校 正的集成
探索人工智能技术与辐射校正的 集成方法，实现遥感影像的快速 、准确校正。
THANKS。
噪声失真
由于传感器内部噪声引起的失 真，导致图像中出现随机噪声
。
辐射失真的原因
传感器响应的非线性
由于传感器材料、工艺等因素导致的 响应非线性，引起辐射失真。
大气条件的影响
大气中的气体、水汽、尘埃等对太阳 光的吸收、散射和反射作用，导致遥 感影像的辐射失真。
地物反射特性的差异
不同地物对太阳光的反射特性存在差 异，导致遥感影像的辐射失真。
率的过程。
辐射失真来源
辐射失真主要来源于传感器性能 差异、大气吸收散射、太阳辐射
条件等因素。
校正内容
辐射校正主要校正图像的亮度值 ，使其更接近真实地物反射率。
辐射校正的重要性
提高遥感影像质量
ห้องสมุดไป่ตู้
为后续分析提供准确数据
通过消除辐射失真，可以提高遥感影 像的对比度和清晰度，使地物特征更 加突出。
辐射校正为后续的图像处理和分析提 供了准确的数据基础，提高了遥感数 据的可信度和可靠性。
遥感影像辐射校正技术还可以应用于土地利用 变化监测、水资源管理等领域，为相关部门的 决策提供数据支持。
在城市规划中的应用
遥感影像辐射校正技术可以为城市规 划提供高精度的地理信息数据，帮助 规划师更加准确地了解城市空间布局 和土地利用情况。
遥感影像辐射校正技术还可以应用于 城市环境监测、城市交通规划等领域 ，为城市可持续发展提供科学依据。
建立完善的数据融合效果评估体系，对融合结果进行客观、准确 的评价。
人工智能与辐射校正的结合
01
深度学习在辐射校 正中的应用
遥感原理与方法——辐射校正
设E0为某一波长的辐照度，θ为入射方向的天顶角，当无大气 存在的时候，地面上单位面积的辐照度为：
E1=E0•COSθ
假定地表面是朗伯体，其表面是漫反射，则某方向物体的亮度 是
L0=Rλ•E1/π Rλ是地物反射率， π是球面度（半球反射）
传感器接收信号时，受仪器的影响还有一个系统增益系数S,这时， 进入传感器的亮度值为
2）野外波谱测试回归分析法（不常用）
野外波谱测试与地面调查同步进行,通常选用同类仪器测量,将 地面测量结果与卫星影象对应的亮度值进行回归分析,见上 图,(再进行比较时,应将图象象元亮度值转换为辐射率),
回归方程
L=A+BR,
A为一固定的常数，B为回归系数，R为地面反射率。BR（L较） 为不受大气影响的辐射率，所以校正公式为
于气溶胶引起的散射造成的，在热红外区，大气的影响主要是由
于水蒸气的吸收造成的，为了消除大气的影响，需要测定可见光
和近红外区的气溶胶的密度和热红外区的水蒸气密度，实现起来 比较困难
L较=L-A,
即图像中的每一个象元值都扣除A的影响。由于地面反射率不 具有普遍性，所以这个方法不常用。
3）辐射传递方程计算法（不常用）
若地面的辐射能量为E0,它通过高度为H的大气层后，传感器接收 系统所能收集到的电磁波能可见光和近红外区，大气的影响主要是由
既光学摄影机和光电扫描仪引起的辐射误差，—通过辐射校正场 或地面光谱测量来对传感器定标。这一工作由地面接收站来完成。
二)是太阳辐射引起的辐射误差 1)太阳位置引起的辐射误差 2）地形起伏引起的辐射误差 三是大气影响引起的辐射误差
1）大气影响的定量分析 进入大气的太阳辐射会发生反射，折射，吸收，散射和投射。 如果没有大气存在，传感器接收的辐照度只与太阳辐射到达地 面的辐照度和地物的反射率有关，由于大气的存在，辐射经过 大气吸收和散射，透过率小于1，从而减弱了信号的强度。同 时，大气的散射光也有一部分直接或经过地物反射进入到传感 器，这两部分又增强了信号，但是没有用的。
如何进行遥感图像的辐射定标与校正
如何进行遥感图像的辐射定标与校正遥感技术在现代科学和应用中起着重要作用，遥感图像的辐射定标与校正是遥感数据处理中的关键步骤。
本文将从辐射定标的意义、方法以及校正过程中的一些技巧等方面进行论述。
一、辐射定标的意义辐射定标是将遥感图像的数字值转化为物理量的过程。
只有进行了辐射定标，才能使遥感图像的数据具有可比性和可解释性，从而形成科学研究的基础。
二、辐射定标的方法1. 光谱辐射定标法：通过获取遥感仪器测量的光谱辐射数据，使用辐射定标模型将数字值转化为辐射亮度，进而计算出地物的反射率或辐射通量等物理量。
2. 绝对辐射定标法：利用地基大气观测站的测量数据，结合传感器的特性和物理模型，确定辐射定标系数，将遥感图像的数字值转化为绝对辐射率。
三、校正过程中的技巧1. 基于地物反射率的校正：地物反射率的不同可导致遥感图像的光谱反差。
通过对遥感图像的不同波段进行反射率校正，可以减少地物反射率的影响，提高图像质量。
2. 大气校正：大气中的气溶胶、水汽等成分会影响遥感图像的辐射亮度。
通过利用大气校正模型和大气参数的反演，可以减少大气效应带来的干扰，获得准确的地物信息。
3. 条带状影像校正：由于遥感卫星的飞行模式，获取的图像通常呈现出条带状影像。
通过运用特定的校正算法，可以消除条带状影像，获得均匀一致的遥感图像。
4. 地物光谱库的应用：地物光谱库是通过实地采样和光谱测量形成的，通过与遥感图像进行匹配，可以进行光谱校正和分类，提高遥感图像的精度和可靠性。
四、遥感图像辐射定标与校正的应用遥感图像辐射定标与校正的目的是为了提高图像的质量和可解释性，从而在各个领域获得更准确的数据。
例如在农业领域，通过遥感图像的辐射定标与校正，可以监测作物的生长状态和病虫害情况，为农业生产提供科学依据。
在环境监测中，遥感图像的辐射定标与校正可以用于水体悬浮物浓度的估算、气溶胶成分的监测等，为环境保护和管理提供数据支持。
此外，在城市规划、资源调查、自然灾害监测等方面，遥感图像的辐射定标与校正也发挥着重要作用。
辐射校正
13
大气校正
大气校正的意义
进入大气的太阳辐射会发生反射、折射、吸收、 散射和透射。其中对传感器接受影响较大的是吸 收和散射。大气校正是将大气顶层的辐射亮度值 （或大气顶层反射率）转换为地表反射的太阳辐 射亮度值（或地表反射率），主要是为了消除大 气吸收，散射对辐射传输的影响。
通常大气校正都是 在绝对辐射定标的基 础上进行的，尤其是 绝对大气校正。
2 线性经验校正
选择工具箱中Radiometric Correction > Empirical Line Compute Factors and Correct工具，选择真实地面光谱文件和遥感 图像上的数据光谱并建立光谱配对关系，最 终得出校正结果。
3
校正前后对比
采用两个垂直窗口同步显示校正前后的影 响，并对比典型地物光谱曲线。 校正结果植被和土壤参考点的光谱曲线较为符合其相应的典型光谱曲线，水体的反射率整体偏小
选在Sensor Type 按钮菜单中选择多光谱 传感器时出现Multispectral Settings 按钮， 单击该按钮即出现“Multispectral Settings” 对话框。
6
高级设置
经过FLAASH大气校正后，所选典型地物的光谱曲线，各参 考点的光谱曲线较为符合其对应的典型光谱曲线
高级设置里面的参数一般采用默认值即可， 高级设置包含四部分：光谱仪定义文件设置、 MODTRAN模型参数设置、观测几何参数设 置、处理设置
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地形校正
在丘陵地带和山区，地形坡度、坡向和太阳光照等几何条件对遥感图像的辐射亮度影 响非常显著，朝向太阳的坡面会接受更多的光照，在遥感图像上色彩自然要亮一些，背 向太阳的阴面由于反射的是天空散射光，在图像上表现的要暗淡一些。地形矫正的目的 是消除由地形引起的辐射亮度误差，使坡度不同但反射性质相同的第五在图像中具有相 同的亮度值。 ENVI中没有提供地形校正工具，但是可以根据半经验C校正方法采用IDL编程实现。 具体内容参见《遥感数字图像处理—时间与操作》一书第六章的电子版补充材料
辐射定标几何校正顺序
辐射定标几何校正顺序1.引言1.1 概述在辐射定标和几何校正的遥感领域中，对于遥感图像的精确处理和分析，辐射定标和几何校正是两个关键步骤。
辐射定标旨在将遥感图像中的数字计数转化为辐射亮度值，使其能够反映出真实地物表面的辐射状况。
而几何校正主要针对遥感图像的几何变形进行矫正，包括去除图像中的噪点、减少纠正边界效应和准确地投影到地球表面等。
辐射定标过程主要包括利用地面辐射标准源来建立遥感影像的辐射定标模型，并通过对图像中的辐射值进行计算和校准，最终将图像的数字计数转化为具有物理意义的辐射亮度值。
这个过程有助于实现遥感信息的定量分析以及不同图像的比较和融合。
辐射定标的应用领域涉及到气象、地质、农业等多个领域，为研究人员提供了丰富的数据来源和分析手段。
几何校正是为了纠正遥感图像中存在的几何变形，包括图像的形状、大小、旋转和位置。
这些变形主要来自于影像获取时的飞行动态、地球曲率和地形变化等因素。
几何校正通过对图像进行几何转换，使得图像能够更加准确地与地理底层相一致，提高图像的空间精度和准确性。
校正方法主要包括多项式校正、投影转换和非线性校正等。
在本文中，我们将探讨辐射定标和几何校正的定义、原理以及它们在遥感图像处理中的应用领域。
我们还将强调校正顺序对结果的重要性，并提出一些建议和实践经验，以帮助读者更好地理解和应用这两个关键步骤。
通过深入了解辐射定标和几何校正，读者将能够更好地处理和分析遥感图像，从而为各种研究和应用提供更可靠的遥感数据基础。
1.2文章结构文章结构的编写应该包括以下内容：文章结构的设计是为了合理组织和展示论文的主要内容，能够使读者能够快速了解文章的组成和逻辑结构。
本文的结构主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分为文章的开头，它主要包括概述、文章结构以及目的。
概述部分简要介绍了辐射定标和几何校正的主要内容，并强调了它们在遥感领域中的重要性。
文章结构部分则对全文的结构进行了概述，清晰地呈现了各个章节的内容安排。
辐射剂量仪的线性化校正技术研究
辐射剂量仪的线性化校正技术研究辐射剂量仪是一种用于测量辐射剂量的仪器，广泛应用于医疗诊断、放射治疗、辐射防护等领域。
然而，由于辐射剂量的测量涉及到复杂的物理过程和仪器响应特性，因此在实际应用中，辐射剂量仪存在一定的线性度误差。
为了提高辐射剂量测量的准确性，需要对辐射剂量仪进行线性化校正。
线性化校正技术是通过对辐射剂量仪的响应进行校正，使其与真实剂量值之间存在线性关系。
这样，在测量辐射剂量时，辐射剂量仪的响应就可以更准确地反映真实的剂量值，提高测量的可靠性和准确性。
线性化校正技术的研究主要涉及以下几个方面：1. 校正曲线的建立：校正曲线是进行线性化校正的基础。
校正曲线是通过一系列标准剂量值和辐射剂量仪的响应值的对应关系来建立的。
这些标准剂量值可以通过独立的测量方法、参考剂量仪或模拟计算等手段获取。
建立校正曲线时，需要考虑不同能量、不同位置和不同场景下的响应变化，以获得更全面和准确的校正曲线。
2. 校正系数的计算：校正曲线通过数学模型进行描述，可用多项式函数、指数函数等函数形式来拟合。
在拟合校正曲线时，需要确定各项的系数。
计算校正系数时，常采用最小二乘法或其他优化算法，以求得最佳拟合效果。
校正系数的准确性直接影响到校正曲线的精度和可靠性。
3. 校正方法的选择：线性化校正可以通过硬件校正和软件校正两种方式实现。
硬件校正是通过对辐射剂量仪进行物理结构调整或叠加附件来改变响应特性，从而实现线性化校正。
软件校正则通过对仪器响应值进行数学计算和处理，使其满足线性关系。
选择合适的校正方法，需要考虑校正的效果、成本和实施的便利性。
4. 校正的验证与确认：线性化校正技术的研究还包括校正的验证与确认。
在校正之后，需要对辐射剂量仪的性能进行测试和评估，以验证线性化校正的效果，并确认校正后的仪器响应和真实剂量值之间的误差范围。
验证与确认的过程需要建立可靠的实验方法和标准，以确保结果的准确性和可重复性。
线性化校正技术的研究对于辐射剂量测量的准确性和可靠性具有重要意义。
modtran,lowtran
相对辐射校正和绝对辐射校正基于物理模型的绝对辐射校是利用一系列参数(例如，卫星过境时的地物反射率，大气的能见度，太阳天顶角和卫星传感器的标定参数等)将遥感图像进行校正的方法。
仪器引起的误差畸变一般在数据生产过程中由生产单位根据传感器参数进行了校正。
对于用户来所，绝对辐射校正的方法主要是辐射传输模型法，该方法校正精度较高，它是利用电磁波在大气中的辐射传输原理建立起来的模型对遥感图像进行大气校正的方法。
由于有不同的不同的假设条件和适用的范围，因此产生很多可选择的大气较正模型，例如6S模型、LOWTRAN模型、MODTRAN模型、A TCOR模型等。
基于统计模型的相对辐射校正,主要包括不变目标法、黑暗像元法与直方图匹配法等等。
不变目标法假定图像上存在具有较稳定反射辐射特性的像元，并且可确定这些像元的地理意义，那么就称这些像元为不变目标，这些不变目标在不同时相的遥感图像上的反射率将存在一种线性关系。
当确定了不变目标以及它们在不同时相遥感图像中反射率的这种线性关系，就可以对遥感图像进行大气校正。
黑暗像元法的基本原理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，可以认为这部分增加的反射率是由于大气程辐射的影响产生的。
利用黑暗像元值计算出程辐射，并代入适当的大气校正模型，获得相应的参数后，通过计算就得到了地物真实的反射率。
直方图匹配法是指如果确定某个没有受到大气影响的区域和受到大气影响的区域的反射率是相同的，并且可以确定出不受影响的区域，就可以利用它的直方图对受影响地区的直方图进行匹配处理。
此外，还有很多基于统计模型的方法，如有人提出利用小波变换的遥感图像相对辐射校正方法。
该方法对源图像小波变换域的低频成分实施辐射变换,并保持高频成分不变,重构的图像具有保持高频信息的特性,因而能够较好地保留原图像中由于地物变化引起的辐射差异；也有人利用主成分分析法把遥感图像中有用的信息和大气影响噪音区分开来。
辐射校正
太阳高度角和日地距离校正
太阳高度角校正：考虑太阳在地球上的相 对位置的季节变化，通过这个过程，不同 太阳高度角照射下的图像数据的像元亮度 值，被标准化到假设太阳在天顶时的像元 亮度值
ห้องสมุดไป่ตู้
4. 做出回归直线，回归方程为I3=b3I7+a3
I3 , I7为TM3和TM7的灰度值
I3
b3 , a3为直线的斜率和截距
6. 最小二乘法拟合计算b3 , a3
7. 校正公式为I’3=I3-a3
I’3为TM3校正后的灰度值
a3
I7
直方图法
若图像中存在亮度为零的目标，如深海水 体、阴影等，则其对应图像的亮度值应为 零，实际上只有在没有受大气影响的情况 下，其亮度值才可能为零，其他目标由于 受大气散射、辐射使得目标的亮度值不为 零
基于辐射传输方程的大气校正
利用电磁波在大气中的辐射传输原理建立起来的 模型进行大气校正
大气模型计算复杂，并且需要有关大气假设或成 像时刻的大气参数（气压、温度、水汽、臭氧等 ），气体中的悬浮物类型、高度、太阳高度角、 传感器的视角等
目 前 常 用 模 型 ： 6S 模 型 ， MODTRAN ， LOWTRAN，紫外线和可见光辐射模型UVRAD， 空间分布快速大气校正模型ATCOR
辐射 校正 的数 据流 和基 本方 法
DN （从遥感器得到 的数字测量值）
遥感器校正
经过遥感器校正 的辐射值 大气校正
地表辐射值 太阳以及地 形校正
地表反射值
大气校正
消除大气影响的校正过程称为大气校正 大气对辐射的影响
大气吸收 大气散射
大气纠正
基于辐射传输方程的大气校正 基于地面场地数据或辅助数据进行辐射校正 利用特殊波段进行大气校正
辐射定标,大气校正,辐射校正的区别与联系
辐射定标是进行遥感定量反演的一个前提，在遥感应用占有很重要的位置，下面部分内容主要摘自童庆禧先生的《高光谱遥感》辐射定标：建立遥感传感器的数字量化输出值DN与其所对应视场中辐射亮度值之间的定量关系。
1.实验室定标：在遥感器发射之前对其进行的波长位置、辐射精度、空间定位等的定标，将仪器的输出值转换为辐射值。
有的仪器内有内定定标系统。
但是在仪器运行之后，还需要定期定标，以监测仪器性能的变化，相应调整定标参数。
1光谱定标，其目的视确定遥感传感器每个波段的中心波长和带宽，以及光谱响应函数2辐射定标绝对定标：通过各种标准辐射源，在不同波谱段建立成像光谱仪入瞳处的光谱辐射亮度值与成像光谱仪输出的数字量化值之间的定量关系相对定标：确定场景中各像元之间、各探测器之间、各波谱之间以及不同时间测得的辐射量的相对值。
2.机上和星上定标机上定标用来经常性的检查飞行中的遥感器定标情况，一般采用内定标的方法，即辐射定标源、定标光学系统都在飞行器上，在大气层外，太阳的辐照度可以认为是一个常数，因此也可以选择太阳作为基准光源，通过太阳定标系统对星载成像光谱仪器进行绝对定标。
3.场地定标（是最难的一个）场地定标指的是遥感器处于正常运行条件下，选择辐射定标场地，通过地面同步测量对遥感器的定标，场地定标可以实现全孔径、全视场、全动态范围的定标，并考虑到了大气传输和环境的影响。
该定标方法可以实现对遥感器运行状态下与获取地面图像完全相同条件的绝对校正，可以提供遥感器整个寿命期间的定标，对遥感器进行真实性检验和对一些模型进行正确性检验。
但是地面目标应是典型的均匀稳定目标，地面定标还必须同时测量和计算遥感器过顶时的大气环境参量和地物反射率。
原理：在遥感器飞越辐射定标场地上空时，在定标场地选择偌干个像元区，测量成像光谱仪对应的地物的各波段光谱反射率和大气光谱等参量，并利用大气辐射传输模型等手段给出成像光谱仪入瞳处各光谱带的辐射亮度，最后确定它与成像光谱仪对应输出的数字量化值的数量关系，求解定标系数，并估算定标不确定性。
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实习辐射校正
对图像进行大气校正指的是去掉由于大气散射作用造成的路径辐射附加在地物中的部分。
因而，这种校正相当于从每个波段的图像亮度值中减去一个相应的代表大气影响的偏差值。
在ENVI 中我们可以采用波段对比法用受影响小的波段来校正受影响大的波段，通过直方图最小值的对比就可以进行操作。
1.打开官厅水库TM_sub 图像的第二波段和第四波段
由于四波段属近红外波段，波长较长，受大气影响比较小，所以我们可以利用波长较长的第四波段来对波长较短的第二波段（）进行校正。
2.两幅图像动态连接
在影像上点击鼠标右键，弹出图1a;点击 Link Displays,弹出图1b.
图1a 图1b
3.估计亮度差值
建立动态连接后，弹出图2a，选择Cursor Location/Value,弹出图2b。
在较暗部比较像元亮度值大小，估计亮度差值的一个准确值。
图2a 图2b
由比较可以知道，二波段的相同位置的像元亮度值比四波段大6个灰度级，这是由大气的辐射影响造成的。
4.大气程辐射校正
利用波段运算（Band Maths）的方法来对第二波段的亮度值减去6个灰度级，然后重新保存，即可消除第二波段中的大气辐射的影响。
选择Basic Tools→Band Math,如图3a，弹出图3b→单击OK，弹出图3c,选择路径保存。
图3a 图3b 图3c
5.通过直方图进行校正
图像连接之后，分别打开第二波段和第四波段的直方图。
如图4，Enhance Interactive Strenching,弹出图4b,
打开直方图，选择zoom 显示框来显示,如图4b。
图4a 图4b 以下分别是第二波段和第四波段的zoom 显示框直方图：
由以上两图可以看出：在zoom 显示窗口中，两个波段的亮度最小值相差了6 个亮度等级，即大气对图像的影响，运用波段数学的方法在第二波段中去除此影响，即第二波段的像元亮度值减去6，处理保存之后，即可完成大气校正工作。
自己总结的实习步骤：
1．打开要处理的遥感图像
2.在image窗口中选Enhance
（1）[Scroll] Linear
（2）或者Interactive Stretching…→Stretch_Type→Piecewise Linear。
在Input Histogram中可根据需要，按中间的滑轮加点，也可以拖动点来来改变Histogram的值，然后点Apply,发现图像改变。
（3）或者Interactive Stretching…→Histogram_Source→scrool或Band。