大气散射模型知识讲解
remove fog算法
remove fog算法
Remove fog算法
概述
Remove fog算法是一种图像去雾算法，旨在从有雾的图像中提取出
清晰的场景。它可以用于改善天气条件较差或者拍摄环境不佳的照片、视频等。
原理
Remove fog算法基于以下原理：在有雾的图像中，物体与相机之间
的可见距离受到雾的影响而降低，因此，通过估计物体与相机之间的
可见距离来去除雾霭。该算法使用了一个称为大气散射模型（Atmospheric Scattering Model）的模型来描述光线在大气中传播时发生的散射现象。该模型假设大气中存在一定浓度的微小颗粒，这
些颗粒会使得光线在传播过程中发生散射。当光线与这些颗粒碰撞时，它们会被散射到周围，并且随着传播距离增加而逐渐减弱。因此，在
有雾的图像中，远处物体看起来比近处物体更模糊。
实现步骤
1. 估计全局大气光（Global Atmospheric Light）：首先需要确定图像中存在雾霭的区域。一种常用的方法是计算每个像素点的亮度值，并根据阈值将其分为前景和背景。然后，从前景中选择最亮的像素点作为全局大气光。
2. 估计透射率（Transmittance）：对于每个像素点，需要确定从该像素点到相机之间的可见距离。这可以通过估计透射率来实现。透射率表示光线在传播过程中被吸收或散射的程度。在有雾的图像中，透射率随着距离增加而减小。因此，可以使用以下公式计算透射率：
t = e^(-beta * d)
其中，t表示透射率，beta是一个常量（用于调整雾霭强度），d表示物体与相机之间的距离。
3. 去除雾霭：最后一步是将估计出来的透射率应用到原始图像上，以去除雾霭。这可以通过以下公式实现：
13大气散射
天色：气溶胶的影响
Βιβλιοθήκη Baidu
蓝光散射 比红光强
红光散射 比蓝光强
所有色彩光 散射相同
晚霞： 小气溶胶粒子 (0.1-1微米)
蓝月亮： 大气溶胶粒子 (>1 微米)
once in a blue moon 千载难逢地
MIE散射的例子
4、几何光学散射 (x >50)
服从几何光学规律 斯涅尔定律(Snell law)
2、瑞利散射
瑞利散射(分子散射 x＜0.1 即 a ＜ 0.016 )
考虑一半径比入射辐射（产生一均匀外加电场E0） 波长小得多的均匀各向同性小球粒子，外加电场将 在粒子上产生偶极子结构并造成粒子本身电场，得 到合成电场E。如果p0为感生偶极矩，应用静电学 公式，定义小粒子的极化率：
p0 E0
参考平面 （散射平面）
习题 13.2；13.3；13.4
衍射现象
巴比涅(Babinet)原理 圆屏和圆孔一样
夫琅禾费(Fraunhofer) 圆孔衍射
J1 ：一阶贝塞尔函数
：散射角
消光的光学定理
几何反射、折射：有效截面=几何截面 A 巴比涅(Babinet)原理：圆孔截面 = A
消光效率因子：Qe 如果没有吸收：Qe=Qs
雨：虹
• 雨滴大约 1 mm 直径 • 所有波长散射效率相同 • 雨散射在大部分方向是
大气对太阳辐射吸收与散射
• 可见蓝光的散射比红光要强9倍以上,这就 是天空呈现蓝色的原因.
日出日落时，由于太阳直接辐射经过很 长的散射路程，兰色削弱很多，射不到 观测位置，因而太阳呈红色。
散射产生蓝天
散射产生的壮丽的日落
当δ=1单位光学厚度时,辐射能削减 为原值的1/e.
指数削弱规律是研究太阳直接辐射 削弱的基础。
2 大气对太阳辐射的散射
• 散射:散射不发生能量交换. 散射是指每一个散射分子 或散射质点将入射辐射重 新向各方辐射出去的一种 现象.
• 大气向上射向太空的散射 就是大气对太阳辐射的反 射.天空任何角度射向地面 观测者的散射就是蓝色的 天空辐射.
谱线位置
• 爱因斯坦公式： E hf
E E e E v E r
• 吸收线中心波长： hc E
• 从理论上可以由能级间的能量差计算出 来，但主要通过实验测，用光栅光谱仪
谱线宽度
k
K吸收系数，ν波数
0
ν
电子轨道、原子振动、分子转动的每一种可
能的组合，都对应于某一特定能级。
一定的能级跃迁、吸收或发出一定频率的辐 射，对应于一条光谱线。
T
称为订正光学质量， 简称光学质量
没有订正的光学质量
U的量纲M.L-2
大气校正的原理
大气校正的基本原理
大气校正（Atmospheric Correction）是遥感图像预处理中的一项关键技术，用于去除大气散射对图像的影响，从而更准确地提取出地物信息。
1. 大气散射的影响
在遥感图像中，由于大气分子和气溶胶的存在，光线在传输过程中会发生散射现象，导致图像的亮度、色彩和对比度发生变化。这些散射光主要包括大气散射光、地表反射光和太阳辐射等组成。
大气散射光主要由于大气中的气体和气溶胶对入射光的散射而产生，它会产生一部分散射辐射，从而模糊了地物的特征和细节。
2. 大气校正的目的
大气校正的目的是通过去除大气散射对图像的影响，使得图像中地物的反射率能够更准确地反映地物的特征。通过大气校正，可以得到真实的地表反射谱，进而实现遥感图像的定量应用。
3. 大气校正的基本原理
大气校正的基本原理是将图像中的每个像素的辐射值转换为地物的反射率。这一过程需要考虑到光线在入射过程中的吸收、散射、透射等因素。
大气校正的基本原理可以分为以下几个步骤：
（1）辐射传输方程
大气校正的关键是解决辐射传输方程。辐射传输方程描述了光线在大气和地表之间的相互作用过程。该方程是一个复杂的微分方程，通常采用一些近似方法来简化计算。
（2）大气散射成分的估计
在大气校正中，需要估计图像中大气散射的成分。常见的方法是根据大气模型来估计大气散射值。大气模型包括大气温度、湿度、气压等因素。通过获取这些参数，可以计算大气散射值。
（3）反射率的计算
通过辐射传输方程和大气散射成分的估计，可以计算出每个像素的辐射率。然后，在已知太阳辐射强度和卫星观测到的辐射强度的情况下，通过将辐射率转换为地物的反射率。
大气散射模型原理
大气散射模型原理
大气散射模型是用来描述自然景物表面反射光线在大气中逐渐衰减的数学模型。其原理可以简述为：当光线通过大气时，会被大气中的分子和颗粒物所散射。这些散射事件会使得光线逐渐衰减、扩散和变色，最终到达人眼的光线成为不同颜色、亮度和方向的杂散光，使得物体在视觉上看起来更加模糊和暗淡。
在大气散射模型中，一般将大气分为多个不同的层，每一层具有不同的光学参数，如散射系数、吸收系数、逐渐变化的折射率等。这些参数决定了光线在大气中的传播和衰减方式，从而影响景物的视觉品质。通过对这些参数的建模和计算，可以得到不同大气条件下光线传播的特性，以及不同特定条件下景物的表面颜色、亮度和对比度等视觉特征，为计算机图形学和计算机视觉领域提供了重要的理论基础。
大气散射模型
入射光衰减模型：描述了光从场景点到
观测点之间的削弱衰减过程。
大气散射模型
大气光成像模型：描述了周围环境中的
各种光由于大气粒子的散射作用,对观
测点所接收到的光强的影响。
表现：室外视觉系统所捕获的场景图像其对比度、颜色和分辨率等特征衰减明显。
原因：光线在从场景点到接收点的传播过程中,遇到悬浮于大气中粒径较大的气溶胶粒子,与之发生,从而使光能的亮度、
颜色等特性发生改变。
其中散射是可见光波段导致雾天图像降质的主要因素,
而吸收和福射作用所造成的影响则相对较小。
瑞利散射(Rayleigh)（分子散射）：粒子尺度远小于入射
波长的散射现象。
散射
米氏(Mie)散射：粒子尺度与波长可比拟。
瑞利散射：使天空呈现蓝色,纯净的水面由于反射天空的光线,也呈现蓝色。
散射体中往往包含很多散射粒子,因此每个粒子的散射光都可能会被其他粒子再散射。根据入射光在传播过程中被大气粒子散射后是否再次发生散射,可以将散射分为单散射现象和多散射现象。
雾天散射：一方面部分物体表面的反射光因散射而损失,使得到达观测点的光强降低,并随着传播距离的增大而呈指数衰减;
另一方面,大气粒子的散射作用还来自附加在目标图像上的大气光,以使大气表现出光源的特性,且环境光的强度随着传播距离的增大而逐渐增加。
以上两方面的作用导致雾天捕获图像的对比度、颜色等特征衰减明显。
入射光衰减模型：大气散射引起观测点接收到的场景点福射光强随景深的增而呈指数衰减。
大气光成像模型：由于光路上粒径较大的大气微粒对周围环境中的入射光具有反射作用,因此会有部分光沿着观测路线射向观测点,这部分光照可以看作是由大气产生的光源,称为大气光。大气光的主要来源为直射的阳光、散射的天空光以及由地面反射的光等。
大气对光吸收、散射
• 线型光谱的加宽机制
谱线的轮廓与谱线变宽
原子结构较分子结构简
单，理论上应产生线状光
谱吸收线。
实际上用特征吸收频率
辐射光照射时，获得一峰
形吸收(具有一定宽度)。
由：It=I0e-Kvb ， 透射 光强度 It和吸收系数及
辐射频率有关。
以Kv与 作图：
表征吸收线轮廓(峰)的参数： 中心频率O(峰值频率) ： 最大吸收系数对应的频率；
• 理想无阻尼的振子，当达到谐振时，其振 幅将无穷大，对一个振动偶极子存在一定 的阻尼，使振幅限于一定的范围，并稍微 使谐振频率加宽。
偶极距及次波
• 当有外来电磁波时，电子受力为：
• 由于阻尼足够小，忽略之，则有：
分子偶极矩的几何图形
二阶一元微分方程
• 其稳态解为：
• 振动的负电荷与相对静止的正电荷构成一 个平行于入射波电场矢量的偶极距P，P的 大小为：
胶粒子之间的相互作用而产生一系列的效应，这 些效应使辐射衰减，但同时也为我们提供了丰富 的信息，成为大气遥感的基础。
• 物质的辐射特性可由其反射率ρ，吸收率α， 透过率τ，其都为介于0-1的无量纲数值。
布给定律
0
z
z+dz
z
l
大气光谱的透过率
气体分子吸收光谱
• 线型光谱 很窄分立的吸收线 • 带型光谱 靠很近的吸收线 • 连续光谱 在一个很宽的波长范围内存在较
遥感物理 大气辐射传输模型
瑞利散射
当微粒的直径比辐射波长小得多时，此时的散射称为瑞利散射。
➢散射率与波长的四次方成反比，因此，瑞利散射的强度随着波 长变短而迅速增大。紫外线是红光散射的30倍，0.4微米的蓝光 是4微米红外线散射的1万倍。
➢瑞利散射对可见光的影响较大，对红外辐射的影响很小，对微 波的影响可以不计。
8～14 μm 0.8～2.5cm
80 80
60～70 100
TM5 TM7 NOAA的AVHRR TM6 Radarsat
2.3 大气散射
❖散射的概念：电磁波与物质相互作用后电磁波偏离原来的传 播方向的一种现象。 ❖不同于吸收作用，只改变传播方向，不能转变为内能。 ❖大气的散射是太阳辐射衰减的主要原因。 ❖对遥感图像来说，降低了传感器接收数据的质量，造成图像 模糊不清。 ❖散射主要发生在可见光区。 ❖大气发生的散射主要有三种：
can be somewhat variable in concentration on a
localised basis at low levels. Water vapour 水汽content may vary from about 0 to
4% ozone臭氧 concentrations also vary markedly.
雷达探测大气的基础知识(散射)
24
雷达截面σ的具体函数形式：
对于普遍的球形粒子
π r2 ∞ 2 n σ n a b = | ( − 1) • (2 + 1)( − ) | ∑ n n 2 α n =1
小球形粒子
64π 5 r 6 m 2 − 1 2 π 5 D 6 m 2 − 1 2 = σ = | 2 | | 2 | 4 4 λ m +2 λ m +2
10.2 雷达反射率因子
为了使不同波长雷达所观测到的云、雨等情况可以直接比较，我们引 入雷达反射率因子这个量。 将瑞利散射的雷达截面公式代入雷达反射率公式，有：
π 5 m2 − 1 2 η= 4| 2 | λ m +2
Z = ∫ n( D) D dD
6 0 ∞
∫
∞
0
n( D) D 6 dD
将单位体积中粒子的数密度与直径6次方乘积的总和称为雷达反射率 因子，用Z表示，其常用单位为mm6/m3，即
4π
QS = ∫ β (θ , ϕ )dΩ
4π
PS = QS • Si
量纲是面积
18
7. 米散射
α =
2π r
λ
> 0.13
瑞利公式不适用
假设：
粒子是球形的，粒子内外都不含自由电荷，散 射粒子是不导电体。 粒子内、外介质是均匀各向同性的，粒子外介 质一般是空气或真空。 入射电磁波随时间做简谐变化。
大气对激光的散射
我们只取一种振子并忽略辐射阻尼，于是对于外场的响应就是
x
qe E 0 2 m(0 2)
（20）
单个原子每秒钟在所有方向散射的光能量的总量显然由（18）式给出。所以 把各部分写在一起并加以整理，得到在所有方向上辐射的总散射功率为
2 4 2 2 4 qe qe E0 qe 1 1 4 2 8 P [( ) 2 ] ( 0cE0 )( )( )[ ] 2 2 2 2 4 2 2 12 0c3 me ( 2 0 ) 2 3 16 2 0 me c ( 2 0 )
d 2 PS ( ) I s ( ) ( )ns Pi ( )dx d
如只考虑纯散射，忽略吸收，则有
（5）
Pi ( ) Ps ( ) P ( )
（6）
Ps ( )为光散射功率， Pi ( ) 为入射光功率 ， P （ 式中， 为透射光功率。因此被 ） 散射的激光光束功率就是
2 1 4 2 8r0 ( 0cE0 )( )[ ] 2 2 2 3 ( 2 0 )
（21）
9
2 1 4 2 8r0 P ( 0cE0 )( )[ ] 2 2 2 3 ( 2 0 )
将结果写成上述形式，容易看到散射的总能量正比于入射场的平方。现在考 虑入射光散射的比例是多少？试在光束中想象一个具有一定面积 的“靶”，在 给定条件下，通过此表面 的能量总量与入射强度和 都成正比，进而有
大气辐射传输校正模型(5S,modtran,acorn)
在遥感的实际应用中，常用很多简化的手段，如假设地面为朗伯面，排除云的存在，采用有关标准大气模式及大气气溶胶模式等，一次产生了许多不同类型的大气辐射传输模型，主要分为两类，
1）采用大气的光学参数
2）直接采用大气物理参数如lowtran、modtran等大气辐射近似计算模型，而且还增加了多次散射计算
1. 5s模型
该模型的代码模拟计算海平面上的均匀朗伯体目标的反射率，并假定大气吸收作用与散射作用可以耦合，就像吸收粒子位于散射层的上面一样，则大气上层测
量的目标反射率可以表示为，
海平面处朗伯体的反射率
大气透过率
分子、气溶胶层的内在反射率
有太阳到地表再到传感器的大气透过率
S为大气的反射率
大气传输辐射校正模型－3 modtran
该模型是由美国空军地球物理实验室研制的大气辐射模拟计算程序，在遥感领域被广泛应用于图像的大气校正。
lowtran7是一个光谱分辨率20cm－1，的大气辐射传输实用软件，它提供了6种参考大气模式的温度、气压、密度的垂直廓线，水汽、臭氧、甲烷、一氧化碳、一氧化二氮的混合比垂直廓线，其他13种微量气体的垂直廓线，城乡大气气溶胶、雾、沙尘、火山喷发物、云、雨的廓线，辐射参量（如消光系数、吸收系数、非对称因子的光谱分布），以及地外太阳光谱。
lowtran7可以根据用户的需要，设置水平、倾斜、及垂直路径，地对空、空对地等各种探测几何形式，适用对象广泛。lowtran7的基本算法包括透过率计算方法，多次散射处理和几何路径计算。
1）多次散射处理
lowtran 采用改进的累加法，自海平面开始向上直至大气的上界，全面考虑整层大气和地表、云层的反射贡献，逐层确定大气分层每一界面上的综合透过率、吸收率、反射率和辐射通量。再用得到的通量计算散射源函数，用二流近似解求辐射传输方程。
skybox procedural实现原理
skybox procedural实现原理
Skybox procedural实现原理
一、概述
Skybox procedural是一种使用程序生成技术来创建天空盒的方法，用于在三维场景中实现逼真的天空效果。相较于使用贴图素材的天空盒，procedural方法更加灵活，可以实时生成不同风格和变化的天空。
二、Procedural技术
Procedural技术是指使用算法和程序生成图像或动画的方法。通过控制参数和算法，可以实时生成无限多样的图像效果。在Skybox procedural 中，我们利用这种技术来生成高质量的天空盒。
三、生成天空
1. 基础原理
生成天空的基本原理是通过计算光线在大气中的传播和反射来模拟不同时间和天气条件下的天空光线。其中主要包含大气散射、光线衰减、大气折射等复杂的物理现象。
2. 大气模型
为了模拟真实的天空，我们需要使用合适的大气模型。常用的大气模型有Rayleigh散射模型和Mie散射模型。Rayleigh散射模型主要解释了光线
在大气分子中发生的散射现象，而Mie散射模型则描述了光线与大气中的微粒（如水滴、尘埃等）发生的散射。
3. 颜色渐变
天空的颜色在不同时间和天气条件下会发生变化。为了实现这种效果，我们可以在大气模型的基础上添加颜色渐变的参数。通过调节这些参数，我们可以模拟不同时间段的天空颜色变化，如日出、日落、晴天、多云等。
4. 材质和纹理
为了增加真实感，我们可以在生成天空时使用适当的材质和纹理。使用引擎提供的材质渲染功能，可以增加天空表面的细节和光照效果，使天空盒更加逼真。
大气散射模型
大气散射模型
大气散射模型是指用于描述光线在大气中传播时受到散射以及
吸收等影响的数学模型。在遥感、计算机图形学、摄影等领域，大
气散射模型被广泛应用。
大气散射模型分为分子散射模型和颗粒散射模型两种，分子散
射模型适用于低海拔地区，而颗粒散射模型适用于高海拔地区和有
大气污染的城市等恶劣环境。
常见的大气散射模型有以下几种：
1. Rayleigh散射模型：用于描述高层大气中气体分子的散射
作用，特别适用于可见光和近红外光区域的散射模型。
2. Mie散射模型：用于描述大气中颗粒的散射作用，包括云、烟、雾、雨等。Mie散射模型适用于波长较长的光线，如红外光。
3. Henyey-Greenstein散射模型：用于描述大气中散射物的非
均匀性。因为大气中的散射物往往不是完全随机分布的，这个模型
能更好地描述大气中光线的传播情况和反射率。
大气散射模型可用于对空气质量、天空颜色、摄影曝光、遥感
图像处理等问题进行有效的建模和仿真。
第三章：太阳辐射在大气中的吸收和散射2
3
大气遥感
3.2.1 紫外吸收带
• 对太阳辐射的吸收起主要作用的有O2、O3、N2、 CO2、H2O以及原子O和N • 大部分紫外辐射在高层大气中被集中于平流层 的O3分子吸收
– 1）Hartley带：最强的吸收带，位于0.22-0.30mm， 吸收中心在0.255mm。
– 2）Huggins带：0.30-0.34mm。
大气遥感
窗区吸收
28
大气遥感
窗区吸收
• 主要的大气窗口光谱段有：
–0.3-1.3μ m，即紫外、可见光、近红外波段。 这一波段是摄影成像的最佳波段，也是许多卫 星传感器扫描成像的常用波段。比如， Landsat 卫星的TM的1-4波段，SPOT卫星的HRV 波段等。 –1.5-1.8μ m，2.0-3.5μ m，即近、短波、中 红外波段，在白天日照条件好的时候扫描成像 常用这些波段，比如TM的5、7波段等用以探测 植物含水量以及云、雪或用于地质制图等。
大气遥感
–H2O主要集中在大气下层，吸收作用主要在对流层， 特别是对流层下层。 – 近红外区的最重要吸收成分是水汽。主要的吸收带 位于：0.94mm，1.1mm，1.38mm和1.87mm。
– 另外在中、远红外分别有2.7mm和6.3mm的强吸收 带。
19
大气遥感
水汽的吸收系数
(mm) kl,w (m-1) (mm) kl,w (m-1) (mm) kl,w (m-1) 0.69 1.6 0.93 2700 1.85 220000 0.7 2.4 0.94 3800 1.9 140000 0.71 1.25 0.95 4100 1.95 16000 0.72 100 0.96 2600 2 290 0.73 87 0.97 310 2.1 22 0.74 6.1 0.98 148 2.2 33 0.75 0.1 0.99 12.5 2.3 59 0.76 0.001 1 0.25 2.4 2030 0.77 0.001 1.05 0.001 2.5 31000 0.78 0.06 1.1 320 2.6 1500000 0.79 1.75 1.15 2300 2.7 2200000 0.8 3.6 1.2 1.6 2.8 800000 0.81 33 1.25 0.018 2.9 65000 0.82 135 1.3 290 3 24000 0.83 66 1.35 20000 3.1 23000 0.84 15.5 1.4 110000 3.2 10000 0.85 0.3 1.45 15000 3.3 12000 0.86 0.001 1.5 1500 3.4 1950 0.87 0.001 1.55 0.17 3.5 360 0.88 0.26 1.6 0.001 3.6 310 0.89 6.3 1.65 1 3.7 250 0.9 210 1.7 51 3.8 140 0.91 160 1.75 400 3.9 17 0.92 125 1.8 13000 4 0.45
大气散射模型
基于大气散射模型的实时视频去雾方法研究
摘要：近年来，我国空气质量大幅下降，导致雾霾天气日渐频繁。在雾霾天气情况下，大气中存在着很多混浊介质（如，颗粒、水滴等），户外场景的视频图像出现了退化和降质，表现为清晰度和对比度低、色彩失真、细节特征模糊不清等特点。视频图像的降质退化使得户外视觉系统不能正常发挥效用，降低了工作效率及其可靠性。例如，在雾霾天气情况下，能见度降低，航拍视频中目标不可见，且色彩及对比度等特征严重衰减，无法满足航拍工作系统的灾害监测预警等后续要求。因而，在计算机视觉这一领域内，有雾视频的清晰化是一个重要的问题。
本文对雾天视频图像的退化和降质进行了详细的分析，阐述了雾天视频图像降质的原因，研究了国内外研究人员在视频图像去雾方面的成果，分析了各研究人员去雾方法的理论基础和核心技术，在此基础上，详细研究了基于大气散射模型的暗通道先验去雾方法，并且进行改进和完善，作出创新。本文建立基于大气散射原理的视频图像去雾模型，以暗通道先验去雾方法为基础，用导向滤波进行改进，采用VS2013和Opencv编写去雾算法程序，实现单幅图像去雾，然后进行CUDA加速，使对常用的1920×1080大小的视频图像进行去雾处理的运算速率达到每秒15帧以上，实现实时视频去雾。最后，将本文的去雾算法与其他算法进行比较，对比不同去雾方法得到的恢复图的效果，以及不同方法的利弊，完善细节，将该算法应用于实际待去雾的视频中。
关键词：图像降质；图像去雾；暗通道先验；大气散射模型
第1章绪论
1.1 课题研究背景和意义
大气吸收与散射损耗预测模型
第12章 大气吸收与散射损耗预测模型
本章研究无线电波在对流层晴空大气中传播时的损耗。 晴空大气的一个重要传播效应是，大气中的水汽和氧气会吸收无线电波的能量，引起无线电波场强和能量的衰减。在更高的频率，还有二氧化碳等其它气体也会对电磁波的能量产生吸收。大气吸收现象主要发生在10GHz 以上的频段。大气吸收的理论性分析可参考本书的第七章或书[1]。
对流层晴空大气的另一个重要传播效应是，大气中的湍流不均匀体对无线电波的散射。大气湍流散射效应，既是一种有效的无线电通信手段，也是引起无线电干扰的有害因素。无论在超短波还是微波频段，对流层湍流散射均可发生。对流层湍流散射的详细论述可参考专著[4]。
12.1 地面电路大气吸收模型
从量子力学的观点来看，电磁波是由光粒子组成的，光子具有固定的能量（普朗克常数与频率的乘积）。当电磁波在大气中传播时，气体的分子吸收电磁波光子的能量，实现了其分子内能能级的跃迁，而电波能量则遭受衰减。
氧气的主要吸收谱线位于60GHz 、118.75GHz 和368.5GHz 。而水汽的吸收谱线则位于22.235GHz 、183.310GHz 和325.153GHz 。在气体分子吸收谱线的频率上，无线电波的能量会被强烈地衰减，这对地面和地空通信是非常不利的；但是，对于卫星间的通信却可以使用这些频率，因为在高空气体分子密度非常稀薄，气体吸收引起的损耗自然就很小，而且由于低层大气对这些频率的电波有很强烈的衰减，利用这些频率的卫星间通信就不会干扰地面的通信业务。
首先，我们需要计算无线电波在大气中每通过单位距离时被衰减的分贝数，即大气对无线电波的衰减率。然后沿传播路径对衰减率进行积分便可得到该电路上大气衰减的总效果。为此，在工程实践上，可以采用ITU-Rec.P.676-4大气气体衰减模型[2]，该模型也被国家标准GB/T 14617.3—93“陆地移动业务和固定业务传播特性”[5]所采用。
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大气散射模型
入射光衰减模型：描述了光从场景点到
观测点之间的削弱衰减过程。
大气散射模型
大气光成像模型：描述了周围环境中的
各种光由于大气粒子的散射作用,对观
测点所接收到的光强的影响。
表现：室外视觉系统所捕获的场景图像其对比度、颜色和分辨率等特征衰减明显。
原因：光线在从场景点到接收点的传播过程中,遇到悬浮于
大气中粒径较大的气溶胶粒子,与之发生,从而使光能的亮
度、颜色等特性发生改变。
其中散射是可见光波段导致雾天图像降质的主要因素,
而吸收和福射作用所造成的影响则相对较小。
瑞利散射(Rayleigh)（分子散射）：粒子尺度远小于入射
波长的散射现象。
散射
米氏(Mie)散射：粒子尺度与波长可比拟。
瑞利散射：使天空呈现蓝色,纯净的水面由于反射天空的光线,也呈现
蓝色。
散射体中往往包含很多散射粒子,因此每个粒子的散射光都可能会被其他粒子再散射。根据入射光在传播过程中被大气粒子散射后是否再次发生散射,可以将散射分为单散射现象和多散射现象。
雾天散射：一方面部分物体表面的反射光因散射而损失,使得到达观测点的光强降低,并随着传播距离的增大而呈指数衰减;
另一方面,大气粒子的散射作用还来自附加在目标图像上的大气光,以使大气表现出光源的特性,且环境光的强度随着传播距离的增大而逐渐增加。
以上两方面的作用导致雾天捕获图像的对比度、颜色等特征衰减明显。
入射光衰减模型：大气散射引起观测点接收到的场景点福射光强随景深的增而呈指数衰减。
大气光成像模型：由于光路上粒径较大的大气微粒对周围环境中的入射光具有反射作用,因此会有部分光沿着观测路线射向观测点,这部分光照可以看作是由大气产生的光源,称为大气光。大气光的主要来源为直射的阳光、散射的天空光以及由地面反射的光等。