第四章 遥感图像的校正
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遥感数据的校正
二、消除拼接缝的算法
把待拼接的两幅图像先按小波分解的方法，将它们分解为不同频 带的小波分量。 然后在不同的尺度下选择不同的灰度值修正影响范围，把两幅图 像按不同尺度下的小波分量先拼接起来。 然后再用灰度算法，恢复整个图像,这样拼接的结果可以很好地 兼顾清晰度和光滑度两个方面的要求。
To be continued…
第四章 遥感图像处理
本章提要（…)
§1 辐射校正 §2 几何校正 §3 镶嵌处理
本章主要分析遥感数据获取 过程中产生的辐射畸变、几何畸 变的原因和校正的方法，多幅遥 感数据的拼接处理方法。这些都 是遥感数据的预处理。
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下一章
§1
辐射校正
一、遥感图像的辐射误差主要有三个因素
传感器的光电变换 （…) 大气的影响(…) 光照条件 (…) 地物（目标物）的辐射（反射）经过大气层时， 传感器在光电变换的过程中，对各波段的灵敏 与大气层发生散射作用和吸收作用。吸收作用直接 度是有差异的，也就是说，传感器对各波段的光谱 光照条件的不同也会引起辐射畸变，如太阳高 降低地物的辐射能量，引起辐射畸变。散射作用除 响应是不同的，由此造成辐射畸变。另外，传感器 度角、地面坡度等，都会引起辐射的畸变。 降低地物的辐射能量外，大气散射的部分辐射还会 的光学镜头的非均匀性，会引起边缘减光，也会造 进入传感器，直接叠加在目标地物的辐射能量之中， 成图像辐射的畸变。 成为目标地物的噪声，降低了图像的质量。 To be continued…
把待拼接的两幅图像先按小波分解的方法，将它们分解为不同频 带的小波分量。 然后在不同的尺度下选择不同的灰度值修正影响范围，把两幅图 像按不同尺度下的小波分量先拼接起来。 然后再用灰度算法，恢复整个图像,这样拼接的结果可以很好地 兼顾清晰度和光滑度两个方面的要求。
To be continued…
第四章 遥感图像处理
本章提要（…)
§1 辐射校正 §2 几何校正 §3 镶嵌处理
本章主要分析遥感数据获取 过程中产生的辐射畸变、几何畸 变的原因和校正的方法，多幅遥 感数据的拼接处理方法。这些都 是遥感数据的预处理。
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§1
辐射校正
一、遥感图像的辐射误差主要有三个因素
传感器的光电变换 （…) 大气的影响(…) 光照条件 (…) 地物（目标物）的辐射（反射）经过大气层时， 传感器在光电变换的过程中，对各波段的灵敏 与大气层发生散射作用和吸收作用。吸收作用直接 度是有差异的，也就是说，传感器对各波段的光谱 光照条件的不同也会引起辐射畸变，如太阳高 降低地物的辐射能量，引起辐射畸变。散射作用除 响应是不同的，由此造成辐射畸变。另外，传感器 度角、地面坡度等，都会引起辐射的畸变。 降低地物的辐射能量外，大气散射的部分辐射还会 的光学镜头的非均匀性，会引起边缘减光，也会造 进入传感器，直接叠加在目标地物的辐射能量之中， 成图像辐射的畸变。 成为目标地物的噪声，降低了图像的质量。 To be continued…
第四章遥感数字图像处理一
11
• 遥感卫星地面站（气象卫星接受站）提供计算兼容 的数字磁带，输入计算机图像处理系统，形成数字 图像。 记录在胶片上的影像可在专用设备上进行数字 化。也可以使用胶片，即透明正片，用一束强度固 定的光束扫描，透射光用光电增强管进行量度，通 过抽样和量化而成为一连串的数字，可以存储在磁 盘上或记录磁带上，成为数字图像文件。
the pixel values in the line above or below, or with the average of
the two.
40
系统辐射校正
光学摄影机内部辐射误差校正
镜头中心和边缘透射光的强度不一致，造成图 像上不同位置的同一类地物有不同的灰度值。
光电扫描仪内部辐射误差校正
27
例：将一张1:50000的航空图像扫描成分辨率是2米的 数字化图(1pix=2m) 。 1:50000 lcm=500m 1cm内要有250个pix pix边长=1cm/250pix=0.004cm=0.001575inch
(1cm=0.3937inch) 635pix/inch
28
49
Geometric Correction
• All remote sensing imagery are inherently subject to geometric distortions.
• These distortions may be due to several factors, including:
• 遥感卫星地面站（气象卫星接受站）提供计算兼容 的数字磁带，输入计算机图像处理系统，形成数字 图像。 记录在胶片上的影像可在专用设备上进行数字 化。也可以使用胶片，即透明正片，用一束强度固 定的光束扫描，透射光用光电增强管进行量度，通 过抽样和量化而成为一连串的数字，可以存储在磁 盘上或记录磁带上，成为数字图像文件。
the pixel values in the line above or below, or with the average of
the two.
40
系统辐射校正
光学摄影机内部辐射误差校正
镜头中心和边缘透射光的强度不一致，造成图 像上不同位置的同一类地物有不同的灰度值。
光电扫描仪内部辐射误差校正
27
例：将一张1:50000的航空图像扫描成分辨率是2米的 数字化图(1pix=2m) 。 1:50000 lcm=500m 1cm内要有250个pix pix边长=1cm/250pix=0.004cm=0.001575inch
(1cm=0.3937inch) 635pix/inch
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Geometric Correction
• All remote sensing imagery are inherently subject to geometric distortions.
• These distortions may be due to several factors, including:
第四章 遥感图像处理-光学处理和校正
遥感数字图像的几何处理过程
准备 工作 输入原 始图象 建立纠 正函数 确定输出图象 的范围
逐个像元进 行几何变化
灰度的 重采样
输出纠正后 的图象
效果 评价
校正函数以多项式方法最为普遍
48
遥感图像多项式纠正的步骤
1. 确定纠正的多项式模型 2. 选择若干个控制点，利用有限个地面控制点的已知坐标， 解求多项式的系数
由直方图可以判断影像质量
三、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。 该值主要受两个因素的影响：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。
辐射畸变
引起影像辐射畸变主要有两方面原因：
（1）传感器本身产生的误差 由生产单位进行校正 （2） 大气对辐射的影响。 用户校正
RGB空间
CMY颜色模型
C 1 R M 1 G Y 1 B
（3）颜色立体（HLS空间） 明度为竖轴 饱和度为横轴 色调圈 （顺时针依次 为红橙黄 绿青蓝紫）
孟赛尔颜色立体
4、加色法与减色法
1、亮度对比和颜色对比
颜色对比：相邻区域不同颜色的相互影响
如品红的背景上放一块白纸，会感觉白纸呈绿色， 如背景是黄色，白纸会呈现蓝色。
遥感图像的几何校正实验报告
实验报告
实验名称：遥感图像的几何校正课程名称：《遥感导论》
教师：
院系：矿业工程学院
班级：
姓名：
遥感图像的几何校正实验报告
一、实验目的
通过实习操作，掌握遥感图像几何校正的基本原理和和方法，理解遥感图像几何校正的意义。
二、实验环境
操作系统：windows 8.1
软件：ENVI 4.3
三、实验内容
ERDAS 软件中图像预处理模块下的图像几何校正
几何校正的必要性：
由于遥感平台位置和运动状态的变化、地形起伏、地球表面曲率、大气折射、地球自转等因素的影响，遥感图像在几何位置上会发生变化，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，称为遥感图像的几何畸变。产生畸变的图像给定量分析及位置配准造成困难，因此在遥感数据接收后需要对图像进行几何校正以使其能够反映出接近真实的地理状况。
几何校正的原理：
遥感影像相对于地图投影坐标系统进行配准校正，即要找到遥感影像与地图投影坐标系统之间的数学函数关系，通过这种函数关系可计算出原遥感影像中每个像元在地图投影坐标系统上的位置从而得到校正后的图像
遥感影像相对于地图投影坐标系统进行配准校正，即要找到遥感影像与地图投影坐标系统之间的数学函数关系，通过这种函数关系可计算出原遥感影像中每个像元在地图投影坐标系统上的位置从而得到校正后的图像。
在本次实验中采用的是Polynomial(多项式变换)的模型，通过在遥感影像和参考图像上分别选取相应的控制点，求出二元二次多项式函数：25243210'2
5243210'y b x b xy b y b x b b y y a x a xy a y a x a a x +++++=+++++=，得到变换后的图像坐标（x ′,y ′）与参考图
遥感导论-习题及参考答案第四章-遥感图像处理答案
第四章遥感图像处理
名词解释
假彩色遥感图像：利用卫星或飞机拍摄到的基础遥感图像,将感兴趣的部分(如森林,水体,沙漠,重力异常区等)用不真实且夸张的颜色表示出来，与自然色不一致。
边缘检测：用于判断图像地物的边缘。
数字影像：数字影像是以二维数组形式表示的影像。该数组由对连续变化的影像作等间隔抽样所产生的采样点组成。
几何校正：几何校正是指将遥感图像参照地形图、已校正图像或GPS控制点进行重采样,消除传感器成像的几何变形,使其具有地理坐标并与地面实际对应。
K-L变换：主成分变换；是建立在统计特征基础上的多维正交线性变换，就是一种离散化的Karhunen －Loeve变换。
辐射校正：对由于外界因素，数据获取和传输系统产生的系统的、随机的辐射失真或畸变进行的校正
直方图均衡：是用一定的算法使直方图大致平和。
问答题
下图为一个3x3的图像窗口，试问经过中位数滤波(Median Filter)后，该窗口中心像元的值，并写出计算过程。(10分)
124 126 127
120 150 125
115 119 123
什么是计算机图像处理，它包含那些内容，如何运用计算机图像处理方法来提高遥感图像的解译效果？
答：是指利用计算机对图像进行一系列加工，以便获得人们所需要的效果。常见的图像处理有图像数字化、图像编码、图像增强、图像复原、图像分割与图像分析等。
（1）图像数字化通过取样与量化过程将图像变换成便于计算机处理的数字形式。通常，图像在计算机内用一个数字矩阵表示，矩阵中的每一个元素称为像素。将图像数字化的设备有各种扫描仪与数字化仪。
环境遥感技术及应用第四章 遥感图象处理1
在这样的影像中，这些像元表现为明亮和暗淡 点，它们将会影响遥感影像中信息的提取。
尖峰噪声可以通过与周围像元DN值的相互 比较检查出来。如果其与周围像元的DN值 相比，差异超过给定的限值，就可判断其 为尖峰噪声，并且将其DN值用周围像元DN 值的内插值代替。
2、大气散射校正
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 。 大气校正的方法: ❖ 统计学方法； ❖ 辐射传递方程计算法 ； ❖ 波段对比法。
环境遥感技术及应用第四章 遥感图象处 理1
辐射量校正（radiometricrrection）
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。
利用传感器观测目标的反射或辐射能量 时，传感器得到的测量值与目标的光谱反 射率或光谱辐射亮度等物理量是不一致的， 这是因为测量值中包含了由于太阳位置和 角度以及薄雾等大气条件所引起的失真以 及传感器本身的偏差。为了正确评价目标 的反射或辐射特性，也必须消除这些失真。
程辐射即路径辐射，指一部分太阳辐射在 到达地表目标物前就直接被大气散射到太 空并被传感器接收。这部分太阳辐射参与 了辐射平衡， 但它们并不携带任何有关目 标物的信息，因此大气纠正必须将这部分 路径辐射剔除出去。
遥感图像几何校正
校正前的影像看起来是由行列整齐的等 间距像元点组成的，但实际上，由于某种 几何畸变，影像中像元点间所对应的地面 距离并不相等（图a）。校正后的影像亦是 由等间距的网格点组成的，且以地面为标 准，符合某种投影的均匀分布（图b）。校 正的最终目的是确定校正后影像的行列数 值，然后找到新影像中每一像元的亮度值。
尖峰噪声可以通过与周围像元DN值的相互 比较检查出来。如果其与周围像元的DN值 相比，差异超过给定的限值，就可判断其 为尖峰噪声，并且将其DN值用周围像元DN 值的内插值代替。
2、大气散射校正
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 。 大气校正的方法: ❖ 统计学方法； ❖ 辐射传递方程计算法 ； ❖ 波段对比法。
环境遥感技术及应用第四章 遥感图象处 理1
辐射量校正（radiometricrrection）
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。
利用传感器观测目标的反射或辐射能量 时，传感器得到的测量值与目标的光谱反 射率或光谱辐射亮度等物理量是不一致的， 这是因为测量值中包含了由于太阳位置和 角度以及薄雾等大气条件所引起的失真以 及传感器本身的偏差。为了正确评价目标 的反射或辐射特性，也必须消除这些失真。
程辐射即路径辐射，指一部分太阳辐射在 到达地表目标物前就直接被大气散射到太 空并被传感器接收。这部分太阳辐射参与 了辐射平衡， 但它们并不携带任何有关目 标物的信息，因此大气纠正必须将这部分 路径辐射剔除出去。
遥感图像几何校正
校正前的影像看起来是由行列整齐的等 间距像元点组成的，但实际上，由于某种 几何畸变，影像中像元点间所对应的地面 距离并不相等（图a）。校正后的影像亦是 由等间距的网格点组成的，且以地面为标 准，符合某种投影的均匀分布（图b）。校 正的最终目的是确定校正后影像的行列数 值，然后找到新影像中每一像元的亮度值。
第四章遥感数据预处理-影像校正
数字图像几何纠正的主要处理过程
准 备 工 作
输入 原始 数字 影像
建立纠 正变换 函数
确定输 出影像 范围
像元 坐标 变换
像元 亮度 值重 采样
输出 纠正 后的 图像
准备工作：图像、地图、大地测量资料、平台轨道参
数、传感器参数、控制点的选择；（具体内容可选）
纠正变换函数建立：输入和输出图像间的坐标变换关
随机坏像元的判定和消除 在影像上可以分辨并能在地图上精确定位的地表位置
随机坏像元的判定和消除
辐射畸变：指遥感传感器在接收来自地物的电磁波辐射能时，电磁波在大气层中传输和传感器测量中受到遥感传感器本身特性、地物 光照条件（地形影响和太阳高度角影响）以及大气作用等影响，而导致的遥感传感器测量值与地物实际的光谱辐射率的不一致。 x’ = (x-x_offset)/x_scale a,b,c由三个角元素定义的3×3旋转矩阵的系数，目的将影像坐标换成地面坐标系统。
y fa 2 (X A X s) b 2 (Y A Y S ) c 2 (Z A Z S ) a 3 (X A X S ) b 3 (Y A Y S ) c 3 (Z A Z S )
x,y:影像坐标；X,Y,Z:地面坐标；XsYsZs：摄影中心的 地面坐标。 f:像片主距。
a,b,c由三个角元素定义的3×3旋转矩阵的系数，目的 将影像坐标换成地面坐标系统。
《遥感导论》第四章 遥感图像处理
1-2 遥感图像的辐射校正
回归分析法
假定某红外波段，不存在程辐射为主的 大气影响，且亮度增值最小，接近于零，设 为波段a。现需要找到其他波段相应的最小 值，这个值一定比a波段的最小值大一些， 设为波段b，分别以a，b波段的像元亮度值 为坐标，作二维光谱空间，两个波段中对应 像元在坐标系内用一个点表示。由于波段之 间的相关性，通过回归分析在众多点中一定 能找到一条直线与波段b的亮度Lb轴相交， 且
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正
大气校正（Atmospheric Correction）
Image processing procedure that compensates for effects of selectivity scattered light in multispectral images.
3、颜色立体 （1）颜色立体：中间垂直轴代表明度 ；中间水平
面的圆周代表色调；圆周上的半径大小代表饱和度。 等级；在颜色立体的水平剖面上是色调；颜色历代中 央轴的水平距离代表饱和度的变化。
（2）孟赛尔颜色立体：中轴代表无色彩的明度
二、加色法与减色法
1. 颜色相加原理
① 三原色：若三种颜色，其中的任一种
由大气的散射和吸收引起的辐射校正
公式计算法需知道具体天气条件下大 气路径辐射率等参数 野外波谱测试回归分析法需要到野外 进行与陆地卫星同步的一致测试 这些与波段对照法相比，都相对困难， 因此，我们一般采用波段对照法。
实验四：遥感图像的几何校正
（3）图像分幅剪裁；
控制面板：Data Preparation-Subset Image 注： 裁剪方法有两种：掩膜裁剪、利用AOI区裁剪
（4）图像拼接处理；
控制面板：Data Preparation-Mosaic Images
校正算法有很多种， 校正算法有很多种，分为通 用和专有传感器校正算法。 用和专有传感器校正算法。 本次试验采用多项式方法。 本次试验采用多项式方法。
确定多项式系数为2
注： 多项式校正方法，一般采用三次，控制点选择25个左右，均匀分布在 整景影像上。本次试验为节省时间采用2次。
点选Add/Change Projection，设置投影参照类型，如下图。
保存几何校正模式（ 保存几何校正模式（Save rectification Model） ） 对话框中点击Exit按钮，推出几何校 按钮， 在Geo-Correction Tools对话框中点击 对话框中点击 按钮 正过程，按照系统提示，选择保存图像几何校正模式， 正过程，按照系统提示，选择保存图像几何校正模式，并 定义模式文件，以便下一次直接利用。 定义模式文件，以便下一次直接利用。 检验校正结果（ 检验校正结果（Verify rectification Result） ） 基本方法：同时在两个视窗中打开两幅图像， 基本方法：同时在两个视窗中打开两幅图像，一幅是矫正以 后的图像，一幅是当时的参考图像， 后的图像，一幅是当时的参考图像，通过视窗地理连接功 及查询光标功能进行目视定性检验。 能，及查询光标功能进行目视定性检验。
遥感图像处理遥感图像的校正
针对遥感图像辐射失真或辐射畸变进行的图像校正。由于这种校正是通过纠正辐射亮度的办法来实现 的，因此称作辐射校正。
1. 造成遥感图像辐射畸变的因素 (1) 由遥感器的灵敏度特性引起的辐射失真 (2) 太阳高度及地形引起的辐射失真 2. 辐射校正的方法 总的来说，辐射校正的方法有两种：一是分析辐射失真的过程，建立辐射失真的数学模型，然后对此 数学模型求逆过程，用此逆过程求得遥感图像失真前的图像；二是利用实地测量的地物的真实辐射值，寻 找实测值与失真之后的图像之间的经验函数关系，从而得到辐射校正的方法。显然，第一种校正方法是与 失真过程有关的，第二种校正方法是与失真过程无关的。 4.1.2 大气校正 为消除由大气的吸收、散射等引起失真的辐射校正，称作大气校正。 1. 影响遥感图像辐射失真的大气因素 ( 1 )大气的消光(吸收和散射) ( 2 )天空光(大气散射)照射 ( 3 )路径辐射 2. 大气校正方法 常用的大气校正方法有两类。一类为基于理论模型的方法，该方法必须建立大气辐射传递方程，在此 基础上近似地求解。另一类方法为基于经验或统计的方法，如回归分析方法。 利用大气辐射传输方程来建立大气校正模型在理论上是可行的。实现精确的大气校正，必须找到每个 波段像元亮度值和地物反射率的关系。这需要知道模型中成像时刻气溶胶的密度、水汽的浓度等大气参数。 在现实中，一般很难得到这些数据，需要专门的观测来准确地测量这些数据，因此其方法应用受到一定限 制。
1. 造成遥感图像辐射畸变的因素 (1) 由遥感器的灵敏度特性引起的辐射失真 (2) 太阳高度及地形引起的辐射失真 2. 辐射校正的方法 总的来说，辐射校正的方法有两种：一是分析辐射失真的过程，建立辐射失真的数学模型，然后对此 数学模型求逆过程，用此逆过程求得遥感图像失真前的图像；二是利用实地测量的地物的真实辐射值，寻 找实测值与失真之后的图像之间的经验函数关系，从而得到辐射校正的方法。显然，第一种校正方法是与 失真过程有关的，第二种校正方法是与失真过程无关的。 4.1.2 大气校正 为消除由大气的吸收、散射等引起失真的辐射校正，称作大气校正。 1. 影响遥感图像辐射失真的大气因素 ( 1 )大气的消光(吸收和散射) ( 2 )天空光(大气散射)照射 ( 3 )路径辐射 2. 大气校正方法 常用的大气校正方法有两类。一类为基于理论模型的方法，该方法必须建立大气辐射传递方程，在此 基础上近似地求解。另一类方法为基于经验或统计的方法，如回归分析方法。 利用大气辐射传输方程来建立大气校正模型在理论上是可行的。实现精确的大气校正，必须找到每个 波段像元亮度值和地物反射率的关系。这需要知道模型中成像时刻气溶胶的密度、水汽的浓度等大气参数。 在现实中，一般很难得到这些数据，需要专门的观测来准确地测量这些数据，因此其方法应用受到一定限 制。
遥感图像的辐射校正实验报告
遥感图像的辐射校正实验报告
1. 实验目的和内容
实验目的：
（1）复习巩固课堂上所学的对遥感图像的辐射校正，掌握这些校正方法的基本原理和方法，理解遥感图像辐射校正的意义;
（2）实际学习对遥感图像进行绝对大气校正、相对大气校正的FLAASH和黑暗像元法;
实验内容：
（1）绝对大气校正
将遥感图像的DN值转换为地表反射率、地表辐射率、地表温度等的方法。本次实验通过FLAASH法进行绝对大气纠正。
（2）相对大气校正
校正后得到的图像，相同的DN值表示相同的地物反射率，其结果不考虑地物的实际反射率。本次实验通过黑暗像元法进行相对大气纠正。
2. 图像处理方法和流程
A.绝对大气校正
1、加载影像，打开ENVI，file>>open image file，打开L71120038_03820030128_MTL.txt
2、辐射定标
FLAASH模块需要输入的是经过辐射定标后的BIL/BIP文件，ENVI >> basic tools >>preprocessing > >calibration utilities >> Landsat calibration
3、格式转换
上述计算得到的存储方式为BSQ，FLAASH大气校正对于波段存储的要求
为BIL/BIP格式，ENVI >> basic tools>> convert data (BSQ ,BIL ,BIP)
4、FLAASH大气校正
（1）ENVI>>basic tools>>preprocessing>>calibration utilities>> FLAASH，选择需要校正的数据。选用第二种，设置Single scale factor：10。
4第四章辐射校正
V 是已校正过的数据，R是传感器输出的辐射亮度；
Dmax为地面最大的辐射亮度值，TM 是255； Rmax和Rmin分别为探测器能够输出的最大和最小辐射亮度值， TM分别为1.896(mW.cm -2 .sr-1 )和0.1534(mW.cm -2 .sr-1 )
2021/12/27
17
第17页，共38页。
❖ 一般地面站提供的产品已做过系统辐射校正，消除了遥感器系统产生
的辐射畸变，但仍存在着大气散射和吸收引起的辐射误差及太阳高度 角和地形等光照条件差异引起的辐射误差。这些随机误差随时、 随地而异，是影响定量遥感进展的主要障碍。
❖ 目前国内外已做过大量研究，但有些方法从理论上说很好，实践起来却 很不容易；有些方法有局限性，在某些条件下应用效果还不错，换了条 件效果就不同了。
和斜率。
2021/12/27
25
第25页，共38页。
❖ 再利用所获得的地物目标数据，并由最小二乘法做直线拟 合，可得到a，b值。
❖ 其中a就是所要进行校正的数值，即只需将TM2的灰度 值减去a就得出了消去散射影响的校正图像。
❖ 同理，可求出其它可见光波段图像的大气散射校正值a， 并进行校正。
2021/12/27
27
第27页，共38页。
三、因太阳辐射引起的辐射误差校正
❖ 1、太阳高度角引起的辐射误差校正
遥感图像的几何校正实验报告
遥感图像的几何校正
一、实验目的
通过实习操作，掌握遥感图像几何校正的基本原理和和方法，理解遥感图像几何校正的意义。
二、实验环境
操作系统：Windows Vista
软件：Erdas Imagine 8.4
三、实验内容
ERDAS软件中图像预处理模块下的图像几何校正。
几何校正的必要性：
由于遥感平台位置和运动状态的变化、地形起伏、地球表面曲率、大气折射、地球自转等因素的影响，遥感图像在几何位置上会发生变化，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，称为遥感图像的几何畸变。产生畸变的图像给定量分析及位置配准造成困难，因此在遥感数据接收后需要对图像进行几何校正以使其能够反映出接近真实的地理状况。
几何校正的原理：
遥感影像相对于地图投影坐标系统进行配准校正，即要找到遥感影像与地图投影坐标系统之间的数学函数关系，通过这种函数关系可计算出原遥感影像中每个像元在地图投影坐标系统上的位置从而得到校正后的图像。
Erdas软件中提供了7中几何校正的模型，具体如下：
表 1 几何校正计算机模型与功能
模型功能
Affine 图像仿射变换（不做投影变换）
Polynomial 多项式变换（同时作投影变换）
Reproject 投影变换（转换调用多项式变换）
Rubber Sheeting 非线性变换、非均匀变换
Camera 航空影像正射校正
Landsat Landsat卫星图像正射校正
Spot Spot卫星图像正射校正
在本次实验中采用的是Polynomial(多项式变换)的模型，通过在遥感影像和参考图像上分别选取相应的控制点，求出二元二次多项式函数：
遥感图像校正
' 1
T1、T5表示TM1与TM5波段灰度值，
T1' 为TM1波段校正后的灰度值。
14
回归分析法
可以认为α就是 可以认为 就是 TM1波段的程辐 波段的程辐 射度。 射度。校正方法 就是讲TM1波段 就是讲 波段 中每个像元的亮 度值减去α， 度值减去 ，来 改善图像，去掉 改善图像， 程辐射。 程辐射。
几何精校正： 几何精校正：利用地面控制点进行的几何校正称为几何精
校正。 校正。 也称图像纠正，其目的是改正原始影像的几何变形， 也称图像纠正，其目的是改正原始影像的几何变形， 产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。 符合某种地图投影或图形表达要求的新图像 产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。
6
一、辐射校正（RADIOMETRIC CORRECTION ）
影响辐射畸变的因素 ？ 1.1引起辐射畸变的因素 引起辐射畸变的因素？ 1.1引起辐射畸变的因素
传感器本身的影响：导致图像不均匀， 1.2如何进行辐射校正？ 1.2如何进行辐射校正？ 如何进行辐射校正 产生条纹和“噪音”。 大气的影响：反射、散射、吸收，主要 会影响图像的对比度。 地形影响和光照条件变化引起的辐射误 差
遥感图像几何畸变的原因遥感图像几何畸变的原因20遥感影像变形的原因遥感影像变形的原因遥感平台运动状态变化航高变化的影响地面分辨率不均匀航速变化的影响航向位移俯仰变化的影响旁向位移翻滚变化的影响扭曲变形航偏变化的影响倾斜畸变21遥感影像变形的原因遥感影像变形的原因地球曲率的变形图示一是像点位置的移动当选择的地图投影平面是地球的切平面时使地面点p对于投影平面点p有一高22二是像元对应于地面宽度的不等
T1、T5表示TM1与TM5波段灰度值，
T1' 为TM1波段校正后的灰度值。
14
回归分析法
可以认为α就是 可以认为 就是 TM1波段的程辐 波段的程辐 射度。 射度。校正方法 就是讲TM1波段 就是讲 波段 中每个像元的亮 度值减去α， 度值减去 ，来 改善图像，去掉 改善图像， 程辐射。 程辐射。
几何精校正： 几何精校正：利用地面控制点进行的几何校正称为几何精
校正。 校正。 也称图像纠正，其目的是改正原始影像的几何变形， 也称图像纠正，其目的是改正原始影像的几何变形， 产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。 符合某种地图投影或图形表达要求的新图像 产生一幅符合某种地图投影或图形表达要求的新图像。
6
一、辐射校正（RADIOMETRIC CORRECTION ）
影响辐射畸变的因素 ？ 1.1引起辐射畸变的因素 引起辐射畸变的因素？ 1.1引起辐射畸变的因素
传感器本身的影响：导致图像不均匀， 1.2如何进行辐射校正？ 1.2如何进行辐射校正？ 如何进行辐射校正 产生条纹和“噪音”。 大气的影响：反射、散射、吸收，主要 会影响图像的对比度。 地形影响和光照条件变化引起的辐射误 差
遥感图像几何畸变的原因遥感图像几何畸变的原因20遥感影像变形的原因遥感影像变形的原因遥感平台运动状态变化航高变化的影响地面分辨率不均匀航速变化的影响航向位移俯仰变化的影响旁向位移翻滚变化的影响扭曲变形航偏变化的影响倾斜畸变21遥感影像变形的原因遥感影像变形的原因地球曲率的变形图示一是像点位置的移动当选择的地图投影平面是地球的切平面时使地面点p对于投影平面点p有一高22二是像元对应于地面宽度的不等
第四章 遥感图像处理――几何校正PPT课件
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
24
Baidu Nhomakorabea
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
When You Do Your Best, Failure Is Great, So Don'T Give Up, Stick To The End 演讲人：XXXXXX 时 间：XX年XX月XX日
11
大气折光差示图
12
二、遥感图像的几何校正
基本思路：
没有变形的影像是由 行列整齐的等间距像元点 组成的，但实际上，由于 存在几何畸变，影像中像 元点间所对应的地面距离 并不相等（图a）。校正 后的影像亦是由等间距的 网格点组成的，且以地面 为标准，符合某种投影 （地图投影）（图b）。
13
几何校正的方法
高差引起的像点位移
7
（三）地球曲率
地球是球体，严格说是椭球体，因此地 球表面是曲面。地球曲率引起的像点位
移类似于地形起伏引起的像点位移。Δh
看作是一种系统的地形起伏，就可以利 用像点位移公式来估计地球曲率所引起 的像点位移。
8
地球曲率的变形图示
Δh
9
（四）地球自转的影响
第四章-二图像校正PPT课件
卫星前进过程中，传 感器对地面扫描获得 图像时，地球自转影 响较大，会产生影像 偏离。因为多数卫星 在轨道运行的降段接 收图像，即卫星自北 向南运动，这时地球 自西向东自转。相对 运动的结果，使卫星 的星下位置逐渐产生 偏离。偏离方向如图 所示，所以卫星图像 经过校正后成为图C 的形态。
பைடு நூலகம்
(a)获得图像
1. 遥感影像变形的原因
遥感平台位置和运动状态变化的影响 地形起伏的影响 地球表面曲率的影响 大气折射的影响 地球自转的影响
(1) 遥感平台位置和运动状态变 化的影响(航高、航速、俯仰、 翻滚、偏航）
无论是卫星还是飞机，运动过程中都 会由于种种原因产生飞行姿势的变化 从而引起影像变形。
R T
E0
T
S
cos
大气对辐射散射后， 来 自各个方向的散射又重 新以漫入射的形式照射 地物，其辐照度为ED， 经过地物的反射及反射 路径上大气的吸收进入 传感器，其亮度值为（ 此值通常很小，有人主 张忽略不计）
L2
R T
S
ED
相当部分的散 射光向上通过 大气直接进入 传感器，这部 分辐射称为程 辐射度，亮度 为Lp 。
Lb La
Lb La
是斜率：
_
_
(La La )(Lb Lb )
_
(La La )2
_
_
பைடு நூலகம்
(a)获得图像
1. 遥感影像变形的原因
遥感平台位置和运动状态变化的影响 地形起伏的影响 地球表面曲率的影响 大气折射的影响 地球自转的影响
(1) 遥感平台位置和运动状态变 化的影响(航高、航速、俯仰、 翻滚、偏航）
无论是卫星还是飞机，运动过程中都 会由于种种原因产生飞行姿势的变化 从而引起影像变形。
R T
E0
T
S
cos
大气对辐射散射后， 来 自各个方向的散射又重 新以漫入射的形式照射 地物，其辐照度为ED， 经过地物的反射及反射 路径上大气的吸收进入 传感器，其亮度值为（ 此值通常很小，有人主 张忽略不计）
L2
R T
S
ED
相当部分的散 射光向上通过 大气直接进入 传感器，这部 分辐射称为程 辐射度，亮度 为Lp 。
Lb La
Lb La
是斜率：
_
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(La La )(Lb Lb )
_
(La La )2
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本章主要介绍遥感图像的辐射校正、几何校正与配准。
第二节 遥感图像的校正
1-1 数字图像 Digital Image
1-2 遥感图像的辐射校正 Radiometric Correction of RS Image
1-3 遥感图像的几何畸变 Geometric Distortion of RS Image
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 公式计算法需知道具体天气条件下大
气路径辐射率等参数 野外波谱测试回归分析法需要到野外
进行与陆地卫星同步的一致测试 这些与波段对照法相比，都相对困难，
因此，我们一般采用波段对照法。
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 波段对照法大气粗略校正的一般方法： 1）直方图最小值去除法 2）回归分析法
1-2 遥感图像的辐射校正
直方图最小值去除法
一般来说由于程辐 射度主要来自米氏散射， 其散射强度随波长的增 大而减小，到红外波段 也有可能接近于零。
1-2 遥感图像的辐射校正
直方图最小值去除法
具体校正方法十分简单，首先确定条件满 足，即该图像上确有辐射亮度或反射亮度应为 零的地区，则亮度最小值必定是这一地区大气 影响的程辐射度增值。校正时，将每一波段中 每个像元的亮度值都减去本波段的最小值。使 图像亮度动态范围得到改善，对比度增强，从 而提高了图像质量。
Lb La
1-2 遥感图像的辐射校正 回归分析法
Lb La
1-2 遥感图像的辐射校正
回归分析法
是斜率：
_
_
( La La )( Lb Lb )
_
( La La ) 2
和 分别为a、b波段亮度的平均值。
_
_
La 是L波b 段a中的亮度为0处波段b中所具有的亮度。可以认
为就是波段b的程辐射度。校正的方法是将波段b中每
是清除卫星遥感图象在大气传输中所引 起的退化因素的一种图像处理方法。
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正
精确的大气校正公式需要找出每个 波段像元亮度值与地物反射率的关系。 为此需得到卫星飞行时的大气参数。如 果不通过特别的观测，一般很难得到这 些数据，所以，常常采用一些简化的处 理方法——粗略校正，只去掉主要的大 气影响，使图像质量满足基本要求。
2、颜色的性质：
所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其他波长吸 收的结果。 颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述。
（1）明度：是人眼对光源或物体明亮程度的
感觉。 物体反射率越高，明度就越高。
（2）色调：是色彩彼此相互区分的特性。
（3）饱和度：是色彩纯洁的 程度，即光谱中
波长段是否窄，频率是否单一的表示。
种失真的过程。
1-2 遥感图像的辐射校正
一、遥感图像的辐射误差主要有三个因素
传感器的光电变换 （…) 大气的传影感响器(在…光) Baidu Nhomakorabea变换的过程中，对各波段的灵 光敏照度地条是物件有（(差目…异标) 的物，）也的就辐是射说（，反传射感）器经对过各大波气段层的时， 光传与接度角大 降谱感光、气 低器响地照层 地的应面条光 发 物是坡件生 的学不度的散 辐镜等同不，射射头的同都也的作能，会会用量非由引引和，均此起起吸引匀造辐辐性收起射成射的作辐，辐畸畸用射会射变变。畸引畸，。如起 吸 变变太收 。边。阳作 散缘另高用 射减外光 直 作，， 也用除会降造低成地图物像的辐辐射射的能畸量变外。，大气散射的部分辐 射还会进入传感器，直接叠加在目标地物的辐射 能量之中，成为目标地物的噪声，降低了图像的 质量。
遥感影像几何变形的原因
➢ 遥感平台位置和运动状态变化的影响
－航速：卫星的椭圆轨道本身就导致 了卫星飞行速度的不均匀，其他因素 也可导致遥感平台航速的变化。航速 快时，扫描带超前，航速慢时，扫描 带滞后，由此可导致图像在卫星前进 方向上（图像上下方向）的位置错动。
个像元的亮度值减去 ，来改善图像，去掉程辐射。
同理依次完成其他波段的校正。
辐射校正的例子
1-3 遥感图像的几何畸变
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（相对于地面真实形态 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，由于使用目的不同或投影 及比例尺的不同，仍旧需要作进一步的几何校正。
② 互补色：若两种颜色混合产生白色或 灰色，这两种颜色就称为互补色。黄 和蓝、红和青、绿和品红。
③ 色度图：可以直观地表现颜色相加的 原理,更准确地表现颜色混合的规律.
2、颜色相减原理
减色过程:白色光线先后通过两块滤光片的过程. 颜色相减原理:当两块滤光片组合产生颜色混合
时,入射光通过每一滤光片时都减掉一部分辐射，最后 通过的光是经过多次减法的结果.
1-4 遥感图像的几何校正 Geometric Correction of RS Image
1-5 遥感图像的配准 Geometric Registration of RS Image
1-1 数字图像及其直方图
1. 数字图像：遥感数据有光学图像和数据图像
之分。数字图像是能被计算机存储、处理和使用 的用数字表示的图像。
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 大气校正（Atmospheric Correction）
Image processing procedure that compensates for effects of selectivity scattered light in multispectral images.
第二节 遥感图像的校正
这些畸变和失真影响了遥感图像的分析与应用，因此， 必须进行消除——图像恢复。
图像恢复（Image Restoration）——— 又叫图像复原， 是指改正或补偿在成像过程中造成的辐射失真、系统噪声 和随机噪声、几何畸变以及高频信息的损失。
图像恢复主要包括： 辐射校正（Radiometric Correction） 几何校正（Geometric Correction） 几何配准（Geometric Registration）
1-3 遥感图像的几何畸变
遥感影像几何变形的原因
➢遥感器的内部畸变：由遥感器结构引起的畸变。 ➢遥感平台位置和运动状态变化的影响 ➢地形起伏的影响 ➢地球表面曲率的影响 ➢大气折射的影响 ➢地球自转的影响
1-3 遥感图像的几何畸变
遥感影像几何变形的原因
➢ 遥感平台位置和运动状态变化的影响 无论是卫星还是飞机，运动过程中都会
1. 彩色合成
➢ 加色法彩色合成 ➢ 减色法彩色合成
2. 光学增强处理 3. 光学信息的处理
➢ 图像的相加和相减 ➢ 遥感黑白影象的假彩色编码
第二节 遥感图像的校正
影响卫星图像的因素很多，大致可分为两方面： 1、由卫星的姿态、高度、速度变化及其前进运动； MSS扫描镜扫描速度不均，检测器采样延迟误差，波段 间配准误差及全景畸变；地球自转、曲率、高程的影响 等，引起图像的几何位置发生变化，造成几何失真。 2、由大气的吸收、散射；地面及传感器系统中的仪 器在接收、转换、传送、处理图像信息过程中性能不稳； 非线性和非一致性故障及不可避免引入的噪声都将使图 像的亮度发生变化，出现不均匀及条纹、斑点等缺陷， 造成辐射失真。
1-2 遥感图像的辐射校正 直方图最小值去除法
数字图像
直方图
1-2 遥感图像的辐射校正 直方图最小值去除法
基本思想在于一幅图像中总可以找到某 种或某几种地物，其辐射亮度或反射率接近0， 例如，地形起伏地区山的阴影处，反射率极低 的深海水体处等，这时在图像中对应位置的像 元亮度值应为0。实测表明，这些位置上的像 元亮度不为零。这个值就应该是大气散射导致 的程辐射度值。
第四章 遥感图像处理
第四章 遥感图像处理-图像增强
第一节 光学原理与光学处理
一、颜色视觉
1、亮度对比和颜色对比 （1）亮度对比：对象相对于背景的的明亮程度。改
变对比度，可以提高图象的视觉效果。
（2）颜色对比：在视场中，相邻区域的不同颜色的
相互影响叫做颜色对比。两种颜色相互影响的结果， 使每种颜色会向其影响色的补色变化。在两种颜色的 边界，对比现象更为明显。因此，颜色的对比会产生 不同的视觉效果。
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 大气粗略校正一般有三种方法： 1）公式计算法（Formula) 2）野外波谱测试回归分析法 (Spectrum Test Regression Analysis ) 3）波段对照法 (Waveband Comparison)
1-2 遥感图像的辐射校正
峰值的位置、均值以及亮度值分布的离散程度。直方图的 曲线可以反映图像的质量差异。
✓ 正态分布：反差适中，亮度分布均匀，层次丰富，图
像质量高。
✓ 偏态分布：图像偏亮或偏暗，层次少，质量较差。
小结 图像直方图是描述图像质量的可视化图表。在图像处理中，
可以通过调整图像直方图的形态，改善图像显示的质量，以达到图像增 强的目的。
3、颜色立体
（1）颜色立体：中间垂直轴代表明度 ；中间水平
面的圆周代表色调；圆周上的半径大小代表饱和度。
（2）孟赛尔颜色立体：中轴代表无色彩的明度
等级；在颜色立体的水平剖面上是色调；颜色历代中 央轴的水平距离代表饱和度的变化。
二、加色法与减色法
1. 颜色相加原理
① 三原色：若三种颜色，其中的任一种 都不能由其余二种颜色混合相加产生， 这三种颜色按一定比例混合，可以形 成各种色调的颜色，则称之为三原色。 红、绿、蓝。
1-2 遥感图像的辐射校正
回归分析法
假定某红外波段，不存在程辐射为主的 大气影响，且亮度增值最小，接近于零，设 为波段a。现需要找到其他波段相应的最小 值，这个值一定比a波段的最小值大一些， 设为波段b，分别以a，b波段的像元亮度值 为坐标，作二维光谱空间，两个波段中对应 像元在坐标系内用一个点表示。由于波段之 间的相关性，通过回归分析在众多点中一定 能找到一条直线与波段b的亮度Lb轴相交， 且
1-2 遥感图像的辐射校正
利用遥感器观测目标物辐射或反射的电磁能 量时，从遥感器得到的测量值与目标物的光谱反 射率或光谱辐射亮度等物理量是不一致的。为了 正确评价目标物的反射特性及辐射特性，必须消 除这些失真——辐射校正。
1、辐射校正的概念：
辐射校正(Radiometric Correction) 是指消除图像数据中依附在辐射亮度中的各
加色法与减色法的区别:分别，依次 减法三原色:黄、品红、青
三、光学增强处理
✓ 图像的光学增强处理方法具有精度高， 反映目标地物 更真实，图像目视效果等优点，是遥感图像处理的重 要方法之一。
✓ 计算机图像处理的优点在于速度快、操作简单、效率 高等优点，有逐步取代光学方法的趋势。
三、光学增强处理
2. 数字化：将连续的图像变化，作等间距的抽
样和量化。通常是以像元的亮度值表示。 数字量 和模拟量的本质区别：连续变量，离散变量。
3. 数字图像的表示：矩阵函数
4. 数字图像直方图：以每个像元为单位，表示图像中
各亮度值或亮度值区间像元出现的频率的分布图。
5. 直方图的作用：直观地了解图像的亮度值分布范围、
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 由传感器、太阳高度或地形等因素引起
的误差，一般在数据生产过程中由生产单位 根据传感器参数进行校正，而不需要用户进 行自行处理。
用户一般应该考虑的是大气引起的辐射 畸变。
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正
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 收影响较大的 是吸收和散射。
由于种种原因产生飞行姿势的变化从而引起影 像变形。
－航高：当平台运动过程中受到力学因 素影响，产生相对于原标准航高的偏离， 或者说卫星运行的轨道本身就是椭圆的。 航高始终发生变化，而传感器的扫描视 场角不变，从而导致图像扫描行对应的 地面长度发生变化。航高越向高处偏离， 图像对应的地面越宽。
1-3 遥感图像的几何畸变
第二节 遥感图像的校正
1-1 数字图像 Digital Image
1-2 遥感图像的辐射校正 Radiometric Correction of RS Image
1-3 遥感图像的几何畸变 Geometric Distortion of RS Image
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 公式计算法需知道具体天气条件下大
气路径辐射率等参数 野外波谱测试回归分析法需要到野外
进行与陆地卫星同步的一致测试 这些与波段对照法相比，都相对困难，
因此，我们一般采用波段对照法。
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 波段对照法大气粗略校正的一般方法： 1）直方图最小值去除法 2）回归分析法
1-2 遥感图像的辐射校正
直方图最小值去除法
一般来说由于程辐 射度主要来自米氏散射， 其散射强度随波长的增 大而减小，到红外波段 也有可能接近于零。
1-2 遥感图像的辐射校正
直方图最小值去除法
具体校正方法十分简单，首先确定条件满 足，即该图像上确有辐射亮度或反射亮度应为 零的地区，则亮度最小值必定是这一地区大气 影响的程辐射度增值。校正时，将每一波段中 每个像元的亮度值都减去本波段的最小值。使 图像亮度动态范围得到改善，对比度增强，从 而提高了图像质量。
Lb La
1-2 遥感图像的辐射校正 回归分析法
Lb La
1-2 遥感图像的辐射校正
回归分析法
是斜率：
_
_
( La La )( Lb Lb )
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( La La ) 2
和 分别为a、b波段亮度的平均值。
_
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La 是L波b 段a中的亮度为0处波段b中所具有的亮度。可以认
为就是波段b的程辐射度。校正的方法是将波段b中每
是清除卫星遥感图象在大气传输中所引 起的退化因素的一种图像处理方法。
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正
精确的大气校正公式需要找出每个 波段像元亮度值与地物反射率的关系。 为此需得到卫星飞行时的大气参数。如 果不通过特别的观测，一般很难得到这 些数据，所以，常常采用一些简化的处 理方法——粗略校正，只去掉主要的大 气影响，使图像质量满足基本要求。
2、颜色的性质：
所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其他波长吸 收的结果。 颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述。
（1）明度：是人眼对光源或物体明亮程度的
感觉。 物体反射率越高，明度就越高。
（2）色调：是色彩彼此相互区分的特性。
（3）饱和度：是色彩纯洁的 程度，即光谱中
波长段是否窄，频率是否单一的表示。
种失真的过程。
1-2 遥感图像的辐射校正
一、遥感图像的辐射误差主要有三个因素
传感器的光电变换 （…) 大气的传影感响器(在…光) Baidu Nhomakorabea变换的过程中，对各波段的灵 光敏照度地条是物件有（(差目…异标) 的物，）也的就辐是射说（，反传射感）器经对过各大波气段层的时， 光传与接度角大 降谱感光、气 低器响地照层 地的应面条光 发 物是坡件生 的学不度的散 辐镜等同不，射射头的同都也的作能，会会用量非由引引和，均此起起吸引匀造辐辐性收起射成射的作辐，辐畸畸用射会射变变。畸引畸，。如起 吸 变变太收 。边。阳作 散缘另高用 射减外光 直 作，， 也用除会降造低成地图物像的辐辐射射的能畸量变外。，大气散射的部分辐 射还会进入传感器，直接叠加在目标地物的辐射 能量之中，成为目标地物的噪声，降低了图像的 质量。
遥感影像几何变形的原因
➢ 遥感平台位置和运动状态变化的影响
－航速：卫星的椭圆轨道本身就导致 了卫星飞行速度的不均匀，其他因素 也可导致遥感平台航速的变化。航速 快时，扫描带超前，航速慢时，扫描 带滞后，由此可导致图像在卫星前进 方向上（图像上下方向）的位置错动。
个像元的亮度值减去 ，来改善图像，去掉程辐射。
同理依次完成其他波段的校正。
辐射校正的例子
1-3 遥感图像的几何畸变
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（相对于地面真实形态 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，由于使用目的不同或投影 及比例尺的不同，仍旧需要作进一步的几何校正。
② 互补色：若两种颜色混合产生白色或 灰色，这两种颜色就称为互补色。黄 和蓝、红和青、绿和品红。
③ 色度图：可以直观地表现颜色相加的 原理,更准确地表现颜色混合的规律.
2、颜色相减原理
减色过程:白色光线先后通过两块滤光片的过程. 颜色相减原理:当两块滤光片组合产生颜色混合
时,入射光通过每一滤光片时都减掉一部分辐射，最后 通过的光是经过多次减法的结果.
1-4 遥感图像的几何校正 Geometric Correction of RS Image
1-5 遥感图像的配准 Geometric Registration of RS Image
1-1 数字图像及其直方图
1. 数字图像：遥感数据有光学图像和数据图像
之分。数字图像是能被计算机存储、处理和使用 的用数字表示的图像。
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 大气校正（Atmospheric Correction）
Image processing procedure that compensates for effects of selectivity scattered light in multispectral images.
第二节 遥感图像的校正
这些畸变和失真影响了遥感图像的分析与应用，因此， 必须进行消除——图像恢复。
图像恢复（Image Restoration）——— 又叫图像复原， 是指改正或补偿在成像过程中造成的辐射失真、系统噪声 和随机噪声、几何畸变以及高频信息的损失。
图像恢复主要包括： 辐射校正（Radiometric Correction） 几何校正（Geometric Correction） 几何配准（Geometric Registration）
1-3 遥感图像的几何畸变
遥感影像几何变形的原因
➢遥感器的内部畸变：由遥感器结构引起的畸变。 ➢遥感平台位置和运动状态变化的影响 ➢地形起伏的影响 ➢地球表面曲率的影响 ➢大气折射的影响 ➢地球自转的影响
1-3 遥感图像的几何畸变
遥感影像几何变形的原因
➢ 遥感平台位置和运动状态变化的影响 无论是卫星还是飞机，运动过程中都会
1. 彩色合成
➢ 加色法彩色合成 ➢ 减色法彩色合成
2. 光学增强处理 3. 光学信息的处理
➢ 图像的相加和相减 ➢ 遥感黑白影象的假彩色编码
第二节 遥感图像的校正
影响卫星图像的因素很多，大致可分为两方面： 1、由卫星的姿态、高度、速度变化及其前进运动； MSS扫描镜扫描速度不均，检测器采样延迟误差，波段 间配准误差及全景畸变；地球自转、曲率、高程的影响 等，引起图像的几何位置发生变化，造成几何失真。 2、由大气的吸收、散射；地面及传感器系统中的仪 器在接收、转换、传送、处理图像信息过程中性能不稳； 非线性和非一致性故障及不可避免引入的噪声都将使图 像的亮度发生变化，出现不均匀及条纹、斑点等缺陷， 造成辐射失真。
1-2 遥感图像的辐射校正 直方图最小值去除法
数字图像
直方图
1-2 遥感图像的辐射校正 直方图最小值去除法
基本思想在于一幅图像中总可以找到某 种或某几种地物，其辐射亮度或反射率接近0， 例如，地形起伏地区山的阴影处，反射率极低 的深海水体处等，这时在图像中对应位置的像 元亮度值应为0。实测表明，这些位置上的像 元亮度不为零。这个值就应该是大气散射导致 的程辐射度值。
第四章 遥感图像处理
第四章 遥感图像处理-图像增强
第一节 光学原理与光学处理
一、颜色视觉
1、亮度对比和颜色对比 （1）亮度对比：对象相对于背景的的明亮程度。改
变对比度，可以提高图象的视觉效果。
（2）颜色对比：在视场中，相邻区域的不同颜色的
相互影响叫做颜色对比。两种颜色相互影响的结果， 使每种颜色会向其影响色的补色变化。在两种颜色的 边界，对比现象更为明显。因此，颜色的对比会产生 不同的视觉效果。
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 大气粗略校正一般有三种方法： 1）公式计算法（Formula) 2）野外波谱测试回归分析法 (Spectrum Test Regression Analysis ) 3）波段对照法 (Waveband Comparison)
1-2 遥感图像的辐射校正
峰值的位置、均值以及亮度值分布的离散程度。直方图的 曲线可以反映图像的质量差异。
✓ 正态分布：反差适中，亮度分布均匀，层次丰富，图
像质量高。
✓ 偏态分布：图像偏亮或偏暗，层次少，质量较差。
小结 图像直方图是描述图像质量的可视化图表。在图像处理中，
可以通过调整图像直方图的形态，改善图像显示的质量，以达到图像增 强的目的。
3、颜色立体
（1）颜色立体：中间垂直轴代表明度 ；中间水平
面的圆周代表色调；圆周上的半径大小代表饱和度。
（2）孟赛尔颜色立体：中轴代表无色彩的明度
等级；在颜色立体的水平剖面上是色调；颜色历代中 央轴的水平距离代表饱和度的变化。
二、加色法与减色法
1. 颜色相加原理
① 三原色：若三种颜色，其中的任一种 都不能由其余二种颜色混合相加产生， 这三种颜色按一定比例混合，可以形 成各种色调的颜色，则称之为三原色。 红、绿、蓝。
1-2 遥感图像的辐射校正
回归分析法
假定某红外波段，不存在程辐射为主的 大气影响，且亮度增值最小，接近于零，设 为波段a。现需要找到其他波段相应的最小 值，这个值一定比a波段的最小值大一些， 设为波段b，分别以a，b波段的像元亮度值 为坐标，作二维光谱空间，两个波段中对应 像元在坐标系内用一个点表示。由于波段之 间的相关性，通过回归分析在众多点中一定 能找到一条直线与波段b的亮度Lb轴相交， 且
1-2 遥感图像的辐射校正
利用遥感器观测目标物辐射或反射的电磁能 量时，从遥感器得到的测量值与目标物的光谱反 射率或光谱辐射亮度等物理量是不一致的。为了 正确评价目标物的反射特性及辐射特性，必须消 除这些失真——辐射校正。
1、辐射校正的概念：
辐射校正(Radiometric Correction) 是指消除图像数据中依附在辐射亮度中的各
加色法与减色法的区别:分别，依次 减法三原色:黄、品红、青
三、光学增强处理
✓ 图像的光学增强处理方法具有精度高， 反映目标地物 更真实，图像目视效果等优点，是遥感图像处理的重 要方法之一。
✓ 计算机图像处理的优点在于速度快、操作简单、效率 高等优点，有逐步取代光学方法的趋势。
三、光学增强处理
2. 数字化：将连续的图像变化，作等间距的抽
样和量化。通常是以像元的亮度值表示。 数字量 和模拟量的本质区别：连续变量，离散变量。
3. 数字图像的表示：矩阵函数
4. 数字图像直方图：以每个像元为单位，表示图像中
各亮度值或亮度值区间像元出现的频率的分布图。
5. 直方图的作用：直观地了解图像的亮度值分布范围、
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 由传感器、太阳高度或地形等因素引起
的误差，一般在数据生产过程中由生产单位 根据传感器参数进行校正，而不需要用户进 行自行处理。
用户一般应该考虑的是大气引起的辐射 畸变。
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正
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 收影响较大的 是吸收和散射。
由于种种原因产生飞行姿势的变化从而引起影 像变形。
－航高：当平台运动过程中受到力学因 素影响，产生相对于原标准航高的偏离， 或者说卫星运行的轨道本身就是椭圆的。 航高始终发生变化，而传感器的扫描视 场角不变，从而导致图像扫描行对应的 地面长度发生变化。航高越向高处偏离， 图像对应的地面越宽。
1-3 遥感图像的几何畸变