遥感图像处理 第4章+图像校正(1)
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遥感实验：图像校正
重采样是通过原始像元亮度 值内插推理得到新坐标像元亮度 值的过程。
几何校正
9传感器参数变化 9非线形扫描 9大气折射
9全景畸变 9地球曲率
9地形起伏
数Hale Waihona Puke 处理中心图像校正 采用DEM进 行正射校正
噪音消除
噪音消除目的是为了消除图像中由于传感器、信号 转换及数据记录过程中产生的干扰。
2
实验内容 （1）图像变形的主要原因 （2）图像校正的主要方面 （3）校正图像
创建一个GCPs 报告 (1)选择表中的所有行 (2)右键单击表头的任意列，选择Report… (3) 以文本格式（.txt）存贮报告
注：在你的作业中递交该报告文件
4 确定转换矩阵
9 在Geo Correction toolS 窗口单击Display Mode properties 按钮 9 转换矩阵已经开始运算
3 选择地面控制点（GCPs）
现在我们添加４对GCPs，一对GCPs的组成:
输入GCP(GCP工具中X input , Y input 列) 相应的参考GCP(GCP工具中X ref.,Y Ref.列)
地面控制点（GCPs）选择原则
选择的点: (1) 在两景像片中都存在 (2) 能容易和准确辩识(河流、道路等线形地物的交叉点等) (3)均匀分布在图像内,特别是接近图像边缘的点.
4
找到位于在两幅像片左上角的高速公路交叉点
单击 creat GCP button, 然后单击TM影像生成一个输入GCP 单击 creat GCP button, 然后单击SPOT影像生成一个参考GCP
确保有4对及以上GCPs,并均匀分布
重复上面的步骤,在两幅图像的其他位置再添加至少3对GCPs
几何校正
9传感器参数变化 9非线形扫描 9大气折射
9全景畸变 9地球曲率
9地形起伏
数Hale Waihona Puke 处理中心图像校正 采用DEM进 行正射校正
噪音消除
噪音消除目的是为了消除图像中由于传感器、信号 转换及数据记录过程中产生的干扰。
2
实验内容 （1）图像变形的主要原因 （2）图像校正的主要方面 （3）校正图像
创建一个GCPs 报告 (1)选择表中的所有行 (2)右键单击表头的任意列，选择Report… (3) 以文本格式（.txt）存贮报告
注：在你的作业中递交该报告文件
4 确定转换矩阵
9 在Geo Correction toolS 窗口单击Display Mode properties 按钮 9 转换矩阵已经开始运算
3 选择地面控制点（GCPs）
现在我们添加４对GCPs，一对GCPs的组成:
输入GCP(GCP工具中X input , Y input 列) 相应的参考GCP(GCP工具中X ref.,Y Ref.列)
地面控制点（GCPs）选择原则
选择的点: (1) 在两景像片中都存在 (2) 能容易和准确辩识(河流、道路等线形地物的交叉点等) (3)均匀分布在图像内,特别是接近图像边缘的点.
4
找到位于在两幅像片左上角的高速公路交叉点
单击 creat GCP button, 然后单击TM影像生成一个输入GCP 单击 creat GCP button, 然后单击SPOT影像生成一个参考GCP
确保有4对及以上GCPs,并均匀分布
重复上面的步骤,在两幅图像的其他位置再添加至少3对GCPs
遥感数字图像处理影像校正ppt课件
的纠正是通过纠正辐射亮度的办法实现的，因 此也称作辐射校正。
-1-
大气影响辐射纠正
精确的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，以求出透过率Tθ、Tφ等因子。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，只去掉 主要的大气影响，使影像质量满足基本要求。
-1-
第二讲 影像校正
1 数字影像的性质和特点 2 影像校正
-1-
1 数字影像的性质与特点
1.1模拟影像与数字影像 1.2 数字影像的特点 1.3 多波段数字影像的数据格式
-1-
1 数字影像的性质与特点
1.1模拟影像与数字影像 – 模拟影像：普通像片那样的灰度级及颜色连续变化 的影像 – 数字影像：把模拟影像分割成同样形状的小单元， 以各个小单元的平均亮度值或中心部分的亮度值作 为该单元的亮度值进行数字化的影像。
-1-
2.2 大气校正
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。 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-
2.2.1 影响遥感影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
-1-
大气影响的回归分析法纠正
假定某红外波段，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-
大气影响辐射纠正
精确的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，以求出透过率Tθ、Tφ等因子。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，只去掉 主要的大气影响，使影像质量满足基本要求。
-1-
第二讲 影像校正
1 数字影像的性质和特点 2 影像校正
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1 数字影像的性质与特点
1.1模拟影像与数字影像 1.2 数字影像的特点 1.3 多波段数字影像的数据格式
-1-
1 数字影像的性质与特点
1.1模拟影像与数字影像 – 模拟影像：普通像片那样的灰度级及颜色连续变化 的影像 – 数字影像：把模拟影像分割成同样形状的小单元， 以各个小单元的平均亮度值或中心部分的亮度值作 为该单元的亮度值进行数字化的影像。
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2.2 大气校正
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。 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。
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2.2.1 影响遥感影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
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大气影响的回归分析法纠正
假定某红外波段，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
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 127120 150 125115 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。
（2）图像编码对图像信息进行编码，可以压缩图像的信息量，以便满足传输与存储的要求。
（3）图像增强使图像清晰或将其转换为更适合人或机器分析的形式。
图像增强并不要求真实地反映原始图像。
（4）图像复原消除或减少在获取图像过程中所产生的某些退化，尽量反映原始图像的真实面貌。
（5）图像分割将图像划分为一些互不重叠的区域。
遥感数字图像处理-第四章_遥感数字图像增强处理(一)[研究材料]
![遥感数字图像处理-第四章_遥感数字图像增强处理(一)[研究材料]](https://img.taocdn.com/s3/m/391e6c9c4b73f242326c5f12.png)
度值或亮度值区间像元出现的频率的分布图。
计算方法：
Pi
mi M
M表示整幅图像的像元个数
M表示整幅图像的像元个数
Pi表示第i灰度级的像元比例频率
X和
调研学习
13
直方图的性质
（1）直方图反映了图像中的灰度分布规律，描述每个灰度 级具有的像元个数，但不包含这些像元在图像中的位置；
（2）任何图像有唯一的直方图，不同的图像可能有相同的 直方图；
六、图像运算 Image Calcu.
七、多光谱增强 M调u研l学ti习-spectral Enhancement
1
一、图像增强概述
➢ 什么是图像增强？
Image enhancement is the process of making an image more interpretable for a particular application ( Faust, 1989).
空间域增强：空间域是指图像平面所在的二维平面。 直接处理图像上的像素，主要对灰度进行操作；
1）点处理：每次对单个像元进行灰度增强的处理 2）邻域处理或模板处理：对一个像元及其周围的小区域子
图像进行处理
频率域增强：对图像经傅立叶变换后的频谱成分进 行操作，然后经傅立叶逆变换获得所需结果
调研学习
6
➢图像增强的分类
调研学习
2
➢ 图像增强的目的
主要目的：（1）采用一系列技术改善图像的视觉效 果，提高图像的清晰度；（2）将图像转换成一种 更适合于人或机器进行解译和分析处理的形式。
改变图像的灰度等级，提高图像的对比度； 消除边缘和噪声，平滑图像； 突出边缘和线状地物，锐化图像； 合成彩色图像； 压缩图像数据量，突出主要信息等。
计算方法：
Pi
mi M
M表示整幅图像的像元个数
M表示整幅图像的像元个数
Pi表示第i灰度级的像元比例频率
X和
调研学习
13
直方图的性质
（1）直方图反映了图像中的灰度分布规律，描述每个灰度 级具有的像元个数，但不包含这些像元在图像中的位置；
（2）任何图像有唯一的直方图，不同的图像可能有相同的 直方图；
六、图像运算 Image Calcu.
七、多光谱增强 M调u研l学ti习-spectral Enhancement
1
一、图像增强概述
➢ 什么是图像增强？
Image enhancement is the process of making an image more interpretable for a particular application ( Faust, 1989).
空间域增强：空间域是指图像平面所在的二维平面。 直接处理图像上的像素，主要对灰度进行操作；
1）点处理：每次对单个像元进行灰度增强的处理 2）邻域处理或模板处理：对一个像元及其周围的小区域子
图像进行处理
频率域增强：对图像经傅立叶变换后的频谱成分进 行操作，然后经傅立叶逆变换获得所需结果
调研学习
6
➢图像增强的分类
调研学习
2
➢ 图像增强的目的
主要目的：（1）采用一系列技术改善图像的视觉效 果，提高图像的清晰度；（2）将图像转换成一种 更适合于人或机器进行解译和分析处理的形式。
改变图像的灰度等级，提高图像的对比度； 消除边缘和噪声，平滑图像； 突出边缘和线状地物，锐化图像； 合成彩色图像； 压缩图像数据量，突出主要信息等。
遥感图像解译实习指导一——图像校正
遥感图像解译实习指导一——图像校正遥感图像解译实习指导一一、实习任务：运用遥感软件进行图像校正，包括辐射校正和几何校正二、实习目标以及用时： 1 熟悉ERDAS视窗操作过程 2 熟悉遥感数据几何校正过程 3 运用ERDAS软件进行地形校正三、教学方式：依据实习指导书进行实验，并完成实习报告四、使用器材：ERDAS遥感图像处理软件，遥感数据五具体实习过程实习任务一：ERDAS视窗的基本操作目的：初步了解目前主流的遥感图象处理软件ERDAS的主要功能模块，在此基础上，掌握视窗操作模块的功能和操作技能，为遥感图像的几何校正等后续实习奠定基础。
内容：视窗功能介绍；文件菜单操作；实用菜单操作；显示菜单操作；矢量和删格菜单操作等。
视窗操作是ERDAS软件操作的基础, ERDAS所有模块都涉及到视窗操作。
要求掌握视窗的基本功能，熟练掌握图像显示操作和矢量菜单操作，从而为深入理解和学习ERDAS软件打好基础。
1、视窗功能简介二维视窗是显示删格图像、矢量图形、注记文件、AOI 等数据层的主要窗口。
通过实际操作，掌握视窗菜单的主要功能、视窗工具功能。
图1-1 二维视窗重点掌握ERDAS图表面板菜单条；ERDAS图表面板工具条；掌握视窗菜单功能和视窗工具功能等基本操作。
2、图像显示操作第一步：启动程序视窗菜单条：File→open→RasterLayer→Select Layer To Add对话框。
第二步：确定文件在Select Layer To Add对话框中有File和Raster Option两个选择项，其中File就是用于确定图像文件的，具体内容和操作实例如表。
表1-1 图像文件确定参数参数项 Look in File name File of type Recent Go to 含义确定文件目录确定文件名确定文件类型实例examples xs_truecolor_ IMAGINE 选择近期操作过的文------ 件改变文件路径 ------- 第三步：设置参数Image图1-2 参数设置第四步：打开图像 4、实用菜单操作了解光标查询功能；量测功能；数据叠加功能；文件信息操作；三维图像操作等。
遥感图像几何校正 ppt课件
但此法需要高程信息，且在一幅图像中，受传感器位置和姿态 的影响，其外方位元素的变化规律只能近似表达，因此有一定 的局限性，使其在理论上的严密性难以严格保证，所以相对于 多项式法，其精度提高并不明显，而且计算量较大。
X Y
FX FY (
(x, y x, y)
)
直接法：由x,y求出X,Y
ppt课件
33
但用直接法（正解法）得到的纠正图像上的像点不 是规则排列，有的可能重复，有的可能无像点，难 以获取规则排列的数字图像，所以常采用间接法 （反解法）纠正图像。
ppt课件
34
（二）间接校正法
从校正后图像出发，按一定换算关系反求算出原始图像上像点坐标.
TM数据（30米），GPS精度应在10－20米之间； SPOT数据（5－10米）， GPS精度应在亚米级； 更高的校正精度要求，宜用差分GPS来获取坐标。
但使用GPS测量要注意投影问题。GPS使用的是WGS84经纬 度投影，在使用前可能要进行投影转换。
地面控制点的地理坐标必须与投影要求一致，否则会带来较 大误差。
设任意像元在原始图像和纠正后图像中的坐标分别为(x,y)和 (X,Y),即(x,y)为原始坐标，(X,Y)为纠正后坐标:
x Gx ( X ,Y ) y Gy ( X ,Y )
间接法:由X,Y求出x,y
ppt课件
35
灰度内插：
不管是直接法还是间接法，求出新的像点位置后，都要通过 灰度内插法求出该位置的灰度值。
值时，就需要由采样点（已知像素）内插，称为重采样。 其附近像素（采样点）的灰度值对被采样点的影响的大小可
以用重采样函数来表达。 常用的方法有四种：（下面具体介绍）
X Y
FX FY (
(x, y x, y)
)
直接法：由x,y求出X,Y
ppt课件
33
但用直接法（正解法）得到的纠正图像上的像点不 是规则排列，有的可能重复，有的可能无像点，难 以获取规则排列的数字图像，所以常采用间接法 （反解法）纠正图像。
ppt课件
34
（二）间接校正法
从校正后图像出发，按一定换算关系反求算出原始图像上像点坐标.
TM数据（30米），GPS精度应在10－20米之间； SPOT数据（5－10米）， GPS精度应在亚米级； 更高的校正精度要求，宜用差分GPS来获取坐标。
但使用GPS测量要注意投影问题。GPS使用的是WGS84经纬 度投影，在使用前可能要进行投影转换。
地面控制点的地理坐标必须与投影要求一致，否则会带来较 大误差。
设任意像元在原始图像和纠正后图像中的坐标分别为(x,y)和 (X,Y),即(x,y)为原始坐标，(X,Y)为纠正后坐标:
x Gx ( X ,Y ) y Gy ( X ,Y )
间接法:由X,Y求出x,y
ppt课件
35
灰度内插：
不管是直接法还是间接法，求出新的像点位置后，都要通过 灰度内插法求出该位置的灰度值。
值时，就需要由采样点（已知像素）内插，称为重采样。 其附近像素（采样点）的灰度值对被采样点的影响的大小可
以用重采样函数来表达。 常用的方法有四种：（下面具体介绍）
第四章 遥感图像处理――几何校正PPT课件
22
三种内插方法比较
方法 1
优点 简单易用，计算量小
缺点
处理后的影像亮度具有不连 续性，影响精确度
精度明显提高，特别是对亮度 计算量增加，且对影像起到
2
不连续现象或线状特征的块状 平滑作用，从而使对比度明
化现象有明显的改善。
显的分界线变得模糊。
3
更好的影像质量，细节表现更 为清楚。
工作量很大。
23
18
像元灰度值重采样
校正前后图像的分辨率变化、像元点位置相对变化引 起输出图像阵列中的同名点灰度值变化。
x X
P(X,Y) Y
纠正后影像
p(x,y) y
纠正前影像
19
最近邻法
—以距内插点最近的观测点的像元值为所求的像元值。
影像中两相邻点的距离为1，即 行间距△x＝1，列间距△y=1，取与 所计算点(x,y)周围相邻的4个点，比 较它们与被计算点的距离，哪个点距 离最近，就取哪个的亮度值作为 （x,y）点的亮度值f（x，y）。设该 最近邻点的坐标为（k,l）,则
一是指平台在运行过程中，由于姿态、地球曲 率、地形起伏、地球旋转、大气折射、以及传 感器自身性能所引起的几何位置偏差。
二是指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相 应坐标之间的差异。
3
引起遥感图像几何变形的因素
一、遥感平台位置和运动状态变化的影响
旁向位移的影响 速度变化即航向位移的影响
高度变化的影响—地面分辨率不均匀 俯仰变化的影响
21
三次卷积内插法
取与计算点（x，y）周 围 相 邻 的 16 个 点 ， 与 双 向 线 性内插类似，可先在某一方 向上内插，每4个值依次内插 4次，求出f（x，j-1），f(x， j ） ， f(x,j+1) ， f(x,j+2) ， 再根据这四个计算结果在另 一 方 向 上 内 插 ， 得 到 f(x ， y）。
三种内插方法比较
方法 1
优点 简单易用，计算量小
缺点
处理后的影像亮度具有不连 续性，影响精确度
精度明显提高，特别是对亮度 计算量增加，且对影像起到
2
不连续现象或线状特征的块状 平滑作用，从而使对比度明
化现象有明显的改善。
显的分界线变得模糊。
3
更好的影像质量，细节表现更 为清楚。
工作量很大。
23
18
像元灰度值重采样
校正前后图像的分辨率变化、像元点位置相对变化引 起输出图像阵列中的同名点灰度值变化。
x X
P(X,Y) Y
纠正后影像
p(x,y) y
纠正前影像
19
最近邻法
—以距内插点最近的观测点的像元值为所求的像元值。
影像中两相邻点的距离为1，即 行间距△x＝1，列间距△y=1，取与 所计算点(x,y)周围相邻的4个点，比 较它们与被计算点的距离，哪个点距 离最近，就取哪个的亮度值作为 （x,y）点的亮度值f（x，y）。设该 最近邻点的坐标为（k,l）,则
一是指平台在运行过程中，由于姿态、地球曲 率、地形起伏、地球旋转、大气折射、以及传 感器自身性能所引起的几何位置偏差。
二是指图像上像元的坐标与地图坐标系统中相 应坐标之间的差异。
3
引起遥感图像几何变形的因素
一、遥感平台位置和运动状态变化的影响
旁向位移的影响 速度变化即航向位移的影响
高度变化的影响—地面分辨率不均匀 俯仰变化的影响
21
三次卷积内插法
取与计算点（x，y）周 围 相 邻 的 16 个 点 ， 与 双 向 线 性内插类似，可先在某一方 向上内插，每4个值依次内插 4次，求出f（x，j-1），f(x， j ） ， f(x,j+1) ， f(x,j+2) ， 再根据这四个计算结果在另 一 方 向 上 内 插 ， 得 到 f(x ， y）。
遥感技术与应用-04遥感图像校正ppt课件
遥感技术与应 用-04遥感图 像校正
第四章 遥感图像校正
2018/11/26
2
内容简介
遥感图像的辐射畸变 (Radiometric Distortion)
遥感图像的辐射校正 (Correction of Radiometric Distortion)
遥感图像的几何畸变 (Geometric Distortion)
般很难得到这些数据。
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。
2018/11/26
8
辐射校正
波段对照法:直方图最小值去除法和回归分析法
直方图最小值去除法
直方图：以统计图的形式表示图像亮度值与像素数之间的关系。在 二维坐标系中，横坐标代表图像中像素的亮度纵坐标代表每一亮度
扫描角越大时，光线路径越长，大气衰减越严重。星（机）下 点位置的地物辐射信息的光线路径最短，大气衰减所产生的影
响也最小。因此辐射量失真最小。
光电变换系统的特性引起的畸变：传感器的光谱响应特性和传 感器的输出有直接的关系。在扫描方式的传感器中，传感器接
收系统收集到的电磁波信号需经光电转换系统变成电信号记录
遥感图像的几何校正 (Correction of Geometric Distortion)
遥感图像配准 (Image Registration)
2018/11/26
3
遥感图像的辐射畸变
辐射畸变：图像数据中各种辐射亮度的失真；
引起辐射畸变的因素
大气层对辐射的影响：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
或亮度间隔的像素数占总像素数的百分比。
第四章 遥感图像校正
2018/11/26
2
内容简介
遥感图像的辐射畸变 (Radiometric Distortion)
遥感图像的辐射校正 (Correction of Radiometric Distortion)
遥感图像的几何畸变 (Geometric Distortion)
般很难得到这些数据。
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。
2018/11/26
8
辐射校正
波段对照法:直方图最小值去除法和回归分析法
直方图最小值去除法
直方图：以统计图的形式表示图像亮度值与像素数之间的关系。在 二维坐标系中，横坐标代表图像中像素的亮度纵坐标代表每一亮度
扫描角越大时，光线路径越长，大气衰减越严重。星（机）下 点位置的地物辐射信息的光线路径最短，大气衰减所产生的影
响也最小。因此辐射量失真最小。
光电变换系统的特性引起的畸变：传感器的光谱响应特性和传 感器的输出有直接的关系。在扫描方式的传感器中，传感器接
收系统收集到的电磁波信号需经光电转换系统变成电信号记录
遥感图像的几何校正 (Correction of Geometric Distortion)
遥感图像配准 (Image Registration)
2018/11/26
3
遥感图像的辐射畸变
辐射畸变：图像数据中各种辐射亮度的失真；
引起辐射畸变的因素
大气层对辐射的影响：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
或亮度间隔的像素数占总像素数的百分比。
遥感图像处理-几何校正
0.06/1.76
0.03/2.00
0.04/1.64
0.06/1.52
0.03/1.65
0.05/1.42
0.11/3.91
0.03/4.50
0.12/3.49
Landsat5 0.04/2.38 0.04/1.64 0.05/1.42 0.12/3.49 6
例：条带噪声去除
成像时，由于检测系统某一扫描线上故障造成扫描线脱落。 这时往往没有任何信息，在图像只显示一条黑线，有时也会 出现分段黑线，这些均称条带噪声。
R 绝对辐射亮度；(mW/cm 2 sr) V 数据值。
2021/5/27
5
TM的最小、最大辐射亮度
波段
1
Rmin/Rmax 波段宽度
-0.0099 /1.004 0.066
2
3
4
-0.0227 -0.0083 -0.0194 /2.404 /1.410 /2.660
0.081 0.069 0.129
2021/5/27
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
的平均值M，即计算出来第 i 行的所有像元的灰值都相
等（也即等于某一常数时），说明第 i 行是一个条带，
需进行去条带处理。
2021/5/27 (a) 原始图像
地形倾斜的影响校正：当地形倾斜时，经过地表扩散、反射 再入射到遥感器的太阳光的辐射亮度就会依倾斜度而变化。 可以采取用地表的法线矢量和太阳光入射矢量的夹角进行校 正的方法，以及对消除了光路辐射成分的图像数据采用波段 间的比值进行校正的方法等。
相关主题
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（2）热红外传输
在4.3μm（CO2）、4.5μm（N2测量可以用 来探测大气温度的剖面，6-7μm的区域可 用来探测水蒸气。3.8μm的窄窗和8.512.5μm的宽窗可用来对地球表面进行观测。
4.1.3 辐射传输理论
Vermote（1997）将在太阳-大气-目标-大 气-传感器的辐射传输过程中存在干扰传感 器接收目标物辐射或反射的电磁波，使得 形成的遥感原始图像与目标相比失真的因 素归结为4个方面：
（1）大气分子及气溶胶瑞利散射和米氏散 射、分子及气溶胶的吸收、散射以及散射 吸收的耦合作用。大气的存在导致程辐射 及吸收，这是两个相互对立的作用，一个 增加辐射量，一个减少辐射量。
瑞利散射（Rayleigh scattering）：由远小于光波长的气体分子引 起，如由O2、N2等；散射强度与波长的4次方成反比；“蓝天”效应
消除遥感图像数据中依附在辐亮度中的各种失真的过程称 为辐射量校正（Radiometric Calibration),简称辐射校 正。
PS：辐亮度就是指沿辐射方向，单位时间、单位面积、单 位立体角上的辐射通量。
辐射校正的目的
尽可能消除因传感器自身条件、薄雾等大 气条件、太阳位置和角度条件及某些不可 避免的噪声引起的传感器的测量值与目标 的光谱反射率或光谱辐亮度等物理量之间 的差异；尽可能恢复图像的本来面目，为 遥感图像的分割、分类、解译等后续工作 做好准备。
本次课内容
4.1 辐射传输 4.2 辐射误差 4.3 系统辐射误差校正
4.1 辐射传输
在可见光和红外遥感中，传感器接收到的 地物辐射来自于地表，因此，有必要了解 基本的传输过程。
地表辐射传输
4.1.1 基本概念
立体角：点状物体辐射通常是以 球面的形式向外均匀的 传播能量。立体角用来度量一个方向上某个面接收的辐射 量的大小。
辐射通量：单位时间内通过某一表面的辐射能量。 辐照度：单位时间内单位面积上接受的辐射能量。 辐亮度：与辐射度的概念含义相同，指沿辐射方向、单位
面积、单位立体角的辐射通量。 反射率：反射能量与入射能量的比值；吸收率：吸收能量
与入射能量的比值。
4.1.2 电磁波的大气传输
电磁辐射在大气传输时由于吸收和散射而 被消弱。同时，热量发散和其他方向的散 射对观测的电磁辐射也有影响，为了从卫 星遥感图像上获得地球表面的发散或反射 情况，必须排除大气的影响。
关于朗伯体：光线射到光滑的表面上，定向地发射出去；射到粗糙的 表面上时，它将朝向所有方向漫射。一个理想的漫射面，应是遵循朗 伯定律的，即不管入射光来自何方，沿各方向漫射光的发光强度总与 cosθ成正比，从而亮度相同。积雪、刷粉的白墙或十分粗糙的白纸表 面，都很接近这类理想的漫射面。这类物体称为朗伯反射体。
（1）可见光和红外传输
由于空气分子和悬浮颗粒的散射，可见光在大气层传输时 会被削弱。
大气中的分子散射对波长较短的电磁波（UV紫外光和蓝光） 有影响，对红外线没有影响。
在红外光谱区域，水蒸气和二氧化碳等吸收的电磁波超过 散射。
由于水汽和二氧化碳的影响，1.4μm和1.9μm附近的入射 和反射能量几乎全部减少，出现了明显的吸收特征，从这 些波段几乎无法获得有用的信息。
（3）地形因素的贡献
目标的高度和坡向会对辐射造成影响。
（4）太阳辐射光谱的影响
太阳辐射通过大气，一部分到达地面，称为直接太阳辐射；另一部分为大气的分子、 大气中的微尘、水汽等吸收、散射和反射。被散射的太阳辐射一部分返回宇宙空间， 另一部分到达地面，到达地面的这部分称为散射太阳辐射。到达地面的散射太阳辐射 和直接太阳辐射之和称为总辐射。
米氏散射（Mie scattering）：也称为气溶胶散射，主要有霾、水滴、 尘埃、烟、花粉、微生物、海上盐粒、火山灰等气溶胶引起的散射， 引起散射的大气粒子直径约等于入射电磁波波长。散射强度与波长的 二次方成反比。
（2）表面因素的贡献
在一般的遥感应用中，认为地球表面为朗伯体，反射与方 向无关，这个假设是一种近似，实际上，任何表面在物理 特性与物质结构上都不是理想的朗伯体、另外，由于大气 散射的存在，邻近像素的反射也会进入目标视场从而影响 辐射量。
第4章 图像校正（1）
引言
图像校正主要包括辐射校正和几何校正。 几何校正就是校正成像过程中造成的各种
几何形变。 辐射校正包括：
传感器的辐射校正 大气矫正 照度矫正 条纹和斑点的判定和消除。
何为辐射校正？
利用传感器观测目标的反射或辐射能量时，传感器的测量 值与目标的光谱反射率或光谱辐亮度等是不一致的，这是 因为测量值中包含了太阳位置和角度条件、薄雾等大气条 件、或因传感器的性能不完备条件引起的失真。
一般用透射率表示透射能力。
根据透射率的定义，有：
E ex
E0
遥感中使用的大气窗口：
大气窗口 是指大气对电磁辐射吸收和散射
都很小、而透射率很高波段，即在传 输过程中损耗小、能透过大气的电磁 波段。
遥感中使用的大气窗口：
1）0.3-1.15um:包括部分紫外光、全部可见光和部 分近红外光，透过率在70% 2）1.4-1.9um:近红外窗口，透过率在60%-95%之间 3）2.0-2.5um:近红外窗口，透过率为80% 4）3.5-5.0um:中红外窗口，透过率为60%-70% 5）8.0-14.0um:热红外窗口，透过率为80% 6）1.0-1.8mm:微波窗口，透过率为35%-40% 7）2.0-5.0mm:微波窗口，透过率为50%-70% 8）8.0-1000.0mm:微波窗口，透过率为100%
设太阳辐射照度为E0，经过大气的路程为x,则穿过 该大气路程后的辐射照度为：
E E0ex
σ称为衰减系数或消光系
数
散射系 数
吸收系 数
大气对电磁 波的影响主 要是散射和 吸收。
大气吸收
大气中吸收太阳辐射的主要是水蒸汽、二氧 化碳和臭氧。
吸收能力随电磁波的波长而变化，是选择性 的。
大气透射
透射是指电磁辐射与介质作用后，产生的次级辐射和 部分原入射辐射穿过该介质，到达另一种介质的现象 和过程。