遥感图像的辐射定标与校正(三)
遥感实验-——辐射定标与大气校正
姓名：学号：日期：1．实验名称辐射定标与大气校正2、实验目的熟悉遥感软件，掌握ENVI中对图像辐射定标与大气校正的基本方法。
3、实验原理1、辐射定标是将传感器记录的电压或数字量化值（DN灰度值）转换成绝对辐射亮度值（辐射率）的过程，或者转换成与地表（表观）反射率、表面温度等物理量有关的相对值的处理过程2、大气校正的目的是消除大气和光照等因素对地物反射的影响，获得地物反射率、辐射率、地表温度等真实物理模型参数，包括消除大气中水蒸气、氧气、二氧化碳、甲烷和臭氧等对地物反射的影响；消除大气分子和气溶胶散射的影响。
4、数据来源（下载源、波段数、对应的波长、分辨率、投影、地区）Landsat5、TM图像、BAND_COMBINATION = "1234567"5、实验过程5、1辐射定标：实方法一：External with MetadataBasic Tools-Preprocessing-Calibration Utilitties-Landsat Calibration5.1.1.1打开Basic Tools-Preprocessing-Calibration Utilitties-Landsat TM，根据图像信息输入5.1.1.2 打开校正图像，关联两幅图像，比较数据值方法二：BandMath验结果与分析5.1.2.1打开图像，选择BandMath按照辐射定标公式输入5.1.2.2 选择待校正波段图像5.1.2.3 关联两幅图像，对比两幅图像数据5、2 去零5.2.1打开图像，选择BandMath输入公式（b1*b1/b1）5.2.2 选择辐射定标过的图像5.2.3 打开图像，但是得到的图像是数据负值5、3简化暗像元法大气校正5.3.1 打开basic tool->Preprocessing->General Purpose Utilities->Dark Subtract5.3.2 关联图像，对比信息6、心得、意见或建议。
三、高光谱遥感图像辐射与几何校正
式中， L j (λi )是第i波段第j组辐射亮度输入值； DNij 是第i波段第j组图像灰度输出值； a( j,i)，b( j,i) 是第i波段第j组辐射定标系数。
3.1 成像光谱仪定标
机上和星上定标
必要性：系统集成、运行环境变化、器件老化
（2） 6S模型 （the Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum ）
适用于太阳反射波段（0.25~4μm）的大气辐射传输模式。 这种模式是在假定无云大气的情况下考虑了水汽、CO2、O3和O2的吸收、分 子和气溶胶的散射以及非均一地面和双向反射率的问题。 对5S模型的改进：考虑了目标高程、表面的非朗伯体特性、新的吸收分子 种类的影响（CO、N2O等），采用了好的近似算法来计算大气和气溶胶的散 射与吸收的影响，其中气体的吸收以10cm-1的光谱间隔来计算的，且光谱 积分的步长达到了2.5nm，适用于可见光—近红外（0.25～4μm）的多角度 数据。 可以模拟机载观测、设置地表的高度、解释BRDF作用和临近效应。它还采 用SOS (successive order of scattering) 方法计算散射作用以提高精 度。
机上或星上实时定标用于波段的漂移和系统辐射响应率的变化检 测。 (3)野外场地定标（On－site Calibration）
选择定标辐射场地，通过地面同步测量对遥感器定标。
3.1 成像光谱仪定标
实验室辐射定标
绝对辐射定标采用积分球作为光源照射传感器的整个视场，根据成像光 谱仪的动态范围，改变标准辐射源的辐射亮度输出级别，逐波段建立辐 射亮度输入值与遥感器输出DN值的关系。
【精品】3、遥感影像辐射校正教程PPT课件
L：辐射亮度值，单位（瓦特/平方厘米*微米*球面度） Gain:增益系数，可以从头文件获取。单位（瓦特/平方厘米*微
米*球面度） DN：数字量化值，DN值是遥感影像像元亮度值，记录的地物的
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有关。 Offset:偏移量，可以从头文件获取。单位（瓦特/平方厘米*微米 *球面度）
④单击Edit Calibration Parameters按钮，可以打开定标 参数对话框，可以自行修改定标参数。
⑤选择输出路径及文件名，单击OK按钮，执 行定标过程。
⑥显示定标结果
当元数据信息丢失，或者选择File→Open External File → Landsat → GeoTIFF ，打开GeoTIFF格式文件时，需要手动输 入ENVI Landsat Calibration Dialog对话框中的参数（默认参 数会自动添加），以不带元数据的Landsat7_ GeoTIFF格式文 件数据为例，操作过程如下：
y=a*x+b（线性函数关系）
相对定标是确定各像元之间、各探测器之间、各
波谱段之间以及不同时间测量的辐射度量相对值。
传感器辐射定标分为三个方面内容：
①发射前的实验室定标； ②基于星载定标器的星上定标； ③发射后的定标（场地定标）。
注：我们常用的定标参数，有使用实验室定标的结果（如高分辨 率传感器QuickBird、WorldView-1等）；也有使用实验室定标与 星上定标相结合的参数（如NOAA、MSS等）；由于设备老化， Landsat TM5的定标参数有用实验室定标的（2003年前），也有 用经过场地定标的参数（2003年后）；
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.txt2、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 calibration3、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。
（2）设置输入与输出文件①进入地理空间数据云，查询影像参数。
点击数据资源—LANDSAT系列数据—输入数据标识进行二次筛选—选择信息②查询图像的基本信息③设置Sensor类型为Landsat TM7，传感器参数被自动填写，影像和传感器参数查询数据相关信息后输入。
ENVI软件基本操作——辐射校正、辐射定标、大气校正、几何校正
ENVI软件基本操作——辐射校正、辐射定标、⼤⽓校正、⼏何校
正
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
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 reflectance
辐射定标是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（⼤⽓外层表⾯反射率），这个过程就是辐射定标。
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
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。
分类：统计型和物理型。
辐射定标和大气校正操作
辐射定标和大气校正操作辐射定标和大气校正是遥感图像处理中非常重要的环节，它们能够有效地消除大气干扰和地物表面反射率差异等因素对遥感图像的影响，从而得到更为精确的遥感信息。
本文将分别介绍辐射定标和大气校正的基本原理、方法和应用，并探讨它们在遥感图像处理中的重要作用。
一、辐射定标1.基本原理辐射定标是指通过对遥感仪器的响应进行准确的实验测定和模型估计，将数字遥感数据中的像元值转换为表观辐射亮度。
在遥感图像处理中，辐射定标是将数字数值转换为真实物理量的过程，包括辐射定标系数的获取和数据的辐射定标转换。
2.方法辐射定标的方法主要包括实地观测、辐射反演法和模型估算法。
其中，实地观测是指通过在地面上设置观测站点，利用辐射仪器对地表进行测量，获取地面真实辐射亮度，以此来建立数字值和真实辐射亮度之间的关系。
辐射反演法是指通过大气传输模型和辐射传输方程来估算大气对遥感数据的影响，并进一步进行辐射定标。
模型估算法是指利用已有的大气传输模型和地表反射率模型，通过数值方法来进行遥感图像的辐射定标。
3.应用辐射定标的应用主要包括地球观测卫星的遥感数据处理、遥感影像的信息提取、环境变化分析和生态监测等领域。
利用辐射定标后的遥感数据可以更准确地获取地表反射率、地表温度和大气成分等信息，从而为环境监测、资源管理和灾害预警提供更为可靠的数据支持。
二、大气校正1.基本原理大气校正是指利用大气传输模型和辐射传输方程，对遥感数据进行修正，消除大气对遥感图像的干扰和影响，还原地物表面的真实辐射亮度。
大气校正主要考虑大气吸收、散射和反照，以及大气对太阳辐射的衰减和地表反射率的影响。
2.方法大气校正的方法主要包括模型校正和经验校正。
其中，模型校正是指利用大气传输模型和辐射传输方程，对遥感数据进行数值计算，得到校正系数，进而进行大气校正。
经验校正是指利用多源遥感数据、气象数据和地面监测数据，结合统计模型和经验模型，对遥感数据进行修正，消除大气干扰。
遥感卫星影像辐射校正方法
北京揽宇方圆信息技术有限公司遥感卫星影像辐射校正方法影像辐射校正原理辐射校正是指对由于外界因素，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，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。
利用传感器观测目标的反射或辐射能量时，所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之间的差值叫做辐射误差。
辐射误差造成了遥感图像的失真，影响遥感图像的判读和解译，因此，必须进行消除或减弱。
需要指出的是，导致遥感图像辐射量失真的因素很多，除了由遥感器灵敏度特性引起的畸变之外，还有视场角、太阳角、地形起伏以及大气吸收、散射等的强烈影响。
遥感图像辐射校正主要包括三个方面：（1）传感器的灵敏度特性引起的辐射误差，如光学镜头的非均匀性引起的边缘减光现象、光电变换系统的灵敏度特性引起的辐射畸变等；（2）光照条件差异引起的辐射误差，如太阳高度角的不同引起的辐射畸变校正、地面倾斜、起伏引起的辐射畸变校正等；（3）大气散射和吸收引起的辐射误差改正。
辐射校正的目的主要包括：1、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等引起的传感器的测量值与目标的光谱反射率或光谱辐射亮度等物理量之间的差异；2、尽可能恢复图像的本来面目，为遥感图像的识别、分类、解译等后续工作奠定基础。
辐射校正分为辐射定标和大气校正两部分。
辐射定标是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。
大气校正是指传感器最终测得的地面目标的总辐射亮度并不是地表真实反射率的反映，其中包含了由大气吸收，尤其是散射作用造成的辐射量误差。
大气校正就是消除这些由大气影响所造成的辐射误差，反演地物真实的表面反射率的过程。
辐射校正流程图影像辐射校正方法辐射定标主要分为两种类型：统计型和物理型。
统计型是基于陆地表面变量和遥感数据的相关关系，优点在于容易建立并且可以有效地概括从局部区域获取的数据，例如经验线性定标法，内部平场域法等，另一方面，物理模型遵循遥感系统的物理规律，它们也可以建立因果关系。
辐射定标和大气校正操作
辐射定标和大气校正操作
辐射定标和大气校正是遥感影像处理中非常重要的一步，这一步操作的目的是消除遥感影像中的大气影响和提高遥感数据的准确性和可靠性。
一、辐射定标
辐射定标是指将遥感图像数字值转化为物理量，如辐射亮度或辐射能量密度，以便进行后续的研究和分析。
通过辐射定标，可以获取遥感图像的定量数据，从而进一步分析地表特征的反射率、温度等参数，为后续的研究和应用提供基础数据支撑。
辐射定标的主要流程包括以下几个步骤：
1.获取探测器和辐射源的响应函数。
2.进行黑体校正，得到辐射量的响应函数，即反演探测器的响应曲线。
3.确定大气辐射的影响，校正大气辐射，得到地表辐射的响应函数。
4.计算出地表反射率或辐射亮度等物理量。
二、大气校正
大气校正是指消除地表反射光谱数据中大气的影响，使我们能够更好地理解地表物质的本质。
遥感定量分析中的准确性和可靠性依赖于获取地表反射信息的过程中，大气影响的有效消除。
大气校正的主要流程包括以下几个步骤：
1.利用透过率、底层反射系数、相对湿度等气象信息，建立大气传输模型。
2.对遥感图像进行预处理，包括辐射定标、大气校正系数的确定以及去除云层、雾霾等非地表干扰因素。
3.根据大气传输模型，计算出地表反射率。
4.对反射率数据进行归一化处理，以消除不同时间、不同地点之间的反射率差异，使其成为具有比较性的数据。
总之，辐射定标和大气校正是遥感影像处理中最基础的处理步骤之一，对遥感图像的质量和后续的数据应用和分析具有非常重要的意义。
遥感影像辐射定标
遥感影像辐射定标摘要：一、引言二、遥感影像辐射定标的概念与意义三、遥感影像辐射定标的方法1.辐射定标的基本原理2.辐射定标的实现步骤3.辐射定标的关键技术四、遥感影像辐射定标的应用五、我国遥感影像辐射定标的发展现状与展望六、总结正文：一、引言遥感影像辐射定标是遥感技术中不可或缺的一个环节，它对遥感数据的准确性和可靠性起着决定性的作用。
本文将从遥感影像辐射定标的概念、方法、应用以及我国的发展现状等方面进行详细介绍。
二、遥感影像辐射定标的概念与意义遥感影像辐射定标是指将遥感传感器接收到的辐射能量转换为具有实际意义的光谱辐射强度或反射率的过程。
辐射定标的意义在于：使遥感数据具有统一、稳定的量纲和单位，便于不同传感器之间的数据对比和应用；消除传感器自身特性和大气影响等因素导致的辐射误差，提高数据精度。
三、遥感影像辐射定标的方法1.辐射定标的基本原理辐射定标的基本原理是根据传感器接收到的辐射能量与辐射源之间的关系，建立辐射强度与数字值之间的转换关系。
这一关系通常通过辐射传输模型和传感器响应函数的耦合来实现。
2.辐射定标的实现步骤（1）选择合适的辐射定标场地，进行实地测量。
（2）收集与定标场地同步的遥感影像，并对影像进行预处理。
（3）根据实地测量数据，构建辐射定标模型。
（4）利用辐射定标模型，对遥感影像进行辐射定标处理。
（5）检验辐射定标结果，评估定标精度。
3.辐射定标的关键技术（1）辐射定标场的选择与设计。
（2）辐射测量设备的选取与校准。
（3）辐射传输模型的建立与验证。
（4）传感器响应函数的获取与修正。
四、遥感影像辐射定标的应用遥感影像辐射定标在环境监测、资源调查、气候变化研究等领域具有广泛的应用。
通过辐射定标，可以获得准确的地表反射率、地表温度等遥感数据，为后续的数据分析与应用提供可靠的基础。
五、我国遥感影像辐射定标的发展现状与展望近年来，我国遥感影像辐射定标技术取得了显著的成果，不仅在理论研究方面有所突破，还成功应用于多个遥感项目中。
3遥感图像辐射处理
方法二：利用图象本身来求反射率
• 内部平均法 • 平场域法
• 对数残差法
方法三：借助已知地物光谱反射率的经验方法
7
太阳高度角和地形影响引起的辐射误差校正
• 太阳高度角引起的辐射误差校正：
波段图像比值运算 定量：需要太阳高度角 太阳光线垂直照射 时获取的图像
太阳光线倾斜照射 时获取的图像
• 地形影响引起的辐射误差校正
M m I 2
S 0, 若M m M m S , 若 I 0 .5 M m M m S , 若 I 0 .5 2M m
m min{r , g , b}
M max{ r , g , b}
H 0, 若 max min H 60(2 b r ), 若R max H 60(4 r b), 若G max H 60(6 g r ), 若B max
梯度图像
g ( x, y) | G[ f ( x, y)] |
在图像上，边缘处具有较大的梯度，可通过设 置合适的阈值将边缘提取出来。
36
37
空间卷积锐化法
常见锐化模板:
2 -1 -1 0 0 -1 0 -1 4 -1 0 -1 0 -1 2 -1 -1 -1 -1 2 2 2 -1 -1 -1
-1
2 -1 -1 2 -1 2 -1 2 2 -1 -1 -1 2 -1 -1 -1 2 -1 -1 -1
-1 -1 2 -1 2 -1 2 -1 -1
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频率域增强
基本原理：图像中的灰度跳跃变化区，对应着频率域 中的高频成分，灰度变化缓慢的区域对应着频率域中 的低频成分。通过频域滤波处理，可保留低频或高频 成分，达到图像平滑或锐化的目的。
envi辐射定标和大气校正步骤
envi辐射定标和大气校正步骤
辐射定标和大气校正是遥感影像处理中的重要步骤，用于消除大气效应，得到真实的地物辐射亮度。
1. 辐射定标（Radiometric Calibration）：
a. 获取辐射定标参考：通过使用辐射标准器，如辐射球或辐射标准板，获取具有已知辐射值的参考影像；
b. 通过校正系数确定辐射值：根据辐射定标参考和参考影像的灰度值，计算校正系数，以将影像的灰度值转换为辐射亮度。
2. 大气校正（Atmospheric Correction）：
a. 估算大气透过率：通过使用大气透过率模型，根据遥感影像的特性（如波段反射率、大气参数等），估算不同波段的大气透过率；
b. 估算大气辐射：使用大气辐射传输模型，结合大气透过率和太阳辐射，估算出大气辐射；
c. 扣除大气辐射：将估算得到的大气辐射从原始遥感影像中扣除，得到经过大气校正的影像。
这些步骤可以根据具体的遥感影像和数据处理软件的要求进行调整和优化。
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。
遥感数字图像处理辐射定标与大气校正实验报告
经过大气校正后，遥感图像的反射率信息更加准确，地物边缘更加清晰，能够提高遥感图像的精度和可信度。
三、实验结论
本实验通过ENVI遥感图像处理软件进行辐射定标和大气校正实验，掌握了遥感数字图像处理的基本原理和方法，学习了遥感数字图像处理的实验方法和技巧，提高了遥感图像处理的技术水平。经过实验处理后，遥感图像的质量和精度得到了提高，反映了辐射定标和大气校正的重要性和必要性。
（3）实验结果
经过辐射定标后，遥感图像的数字值被转化为反射率或辐射亮度温度值，具有物理意义。
2.大气校正实验
（1）实验原理
大气校正是指校正遥感图像中由大气介质造成的亮度扰动，以便获取更准确的地物反射率信息。大气校正方法可以分为模型法和基于图像的方法两种。
（2）实验步骤
①打开ENVI遥感图像处理软件，并加载所需的遥感图像；②进入“Atmospheric Correction”模块，选择大气校正方法；③根据遥感图像的波段信息和大气参数，设置大气校正的参数；④进行大气校正，并将结果保存为新的遥感图像。
这是一篇遥感数字图像处理实验报告，重点介绍了辐射定标与大气校正的实验过程和结果。本实验的主要目的是通过数字图像处理的方法对遥感图像进行辐射定标和大气校正，从而提高遥感图像的质量和精度。
一、实验目的
1.了解辐射定标和大气校正的基本原理和方法；
2.掌握遥感数字图像处理软件的使用方法；
3.学习遥感数字图像处理的实验方法和技巧；
4.提高遥感图像处理的技术水平。
二、实验内容
1.辐射定标实验
（1）实验原理
辐射定标是指通过对遥感图像的辐射值进行校正，将其转化为物理量。具体来说，就是将遥感图像中每个像元的数字值转化为反射率或辐射亮度温度值，从而使图像具有物理意义。
几何校正,正射校正,影像配准,辐射定标,辐射校正,大气校正,地形校正概念详解
几何校正，正射校正，影像配准，辐射定标，辐射校正，大气校正，地形校正概念详解以下是这些校正和定标的概念详解：1. 几何校正：是指遥感成像过程中，受多种因素的综合影响，原始图像上地物的几何位置、形状、大小、尺寸、方位等特征与其对应的地面地物的特征往往是不一致的，这种不一致就是几何变形，也称几何畸变。
几何校正是通过一系列的数学模型来改正和消除遥感影像成像时因摄影材料变形、物镜畸变、大气折光、地球曲率、地球自转、地形起伏等因素导致的原始图像上各地物的几何位置、形状、尺寸、方位等特征与在参照系统中的表达要求不一致时产生的变形。
2. 正射校正：是对影像进行几何畸变纠正的一个过程，它将对由地形、相机几何特性以及与传感器相关的误差所造成的明显的几何畸变进行处理。
正射校正一般是通过在像片上选取一些地面控制点，并利用原来已经获取的该像片范围内的数字高程模型(DEM)数据，对影像同时进行倾斜改正和投影差改正，将影像重采样成正射影像。
3. 影像配准：是指对同一区域内以不同成像手段所获得的不同影像图形在同一地理坐标的匹配。
包括几何纠正、投影变换与统一比例尺三方面的处理。
在多时相、多信息的复合综合分析时常需进行各种配准处理，例如在多光谱影像进行彩色合成时，必须进行不同波段影像的配准，以保证相同景物的有关像元能一一对应，使结果准备可靠。
4. 辐射定标：是遥感数据处理中的一个关键步骤，旨在将原始遥感数据的数字值转换为具有物理意义的辐射度或反射率值。
这个过程是为了确保不同时间和传感器采集的遥感数据具有一致的标度，使其可以用于定量分析和比较。
5. 辐射校正：是指对由于外界因素，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，消除或改正因辐射误差而引起影像畸变的过程。
辐射误差产生的原因可以分为传感器响应特性、太阳辐射情况以及大气传输情况等。
6. 大气校正：是指传感器最终测得的地面目标的总辐射亮度并不是地表真实反射率的反映，其中包含了由大气吸收，尤其是散射作用造成的辐射量误差。
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。
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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。
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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。
10
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。
遥感图像辐射处理.pptx
非线性变换对应着非线性映射函数，典型的映射包括平 方函数、对数函数、窗口函数、阈值函数、多值量化函 数等。
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密度分割后的伪彩色图
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2.6 图像灰度反转
灰度反转是指对图像灰度范围进行线性或非线性取反， 产生一幅与输入图像灰度相反的图像，其结果是原来亮 的地方变暗，原来暗的地方变亮。
(a)
(b)
(c)
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2 图像反差的调整
2.1线性变换 简单线性变换是按比例拉伸原始图像灰度
等级范围，一般为了充分利用显示设备的显示 范围，使输出直方图的两端达到饱和。
由于遥感图像的复杂性，线性变换往往 难以满足要求，因此在实际应用中更多地采用 分段线性变换，可以拉伸感兴趣目标与其他目 标之间的反差。
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（a） 经直方图均衡化后的Lena图像； （b） 均衡化后的Lena图像的直方图
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2.3 直方图匹配
直方图匹配是对图像查找表进行数学变换，使一 幅图像的直方图与另一幅图像类似。直方图匹配经常作 为相邻图像拼接或应用多时相遥感图像进行动态变化研 究的预处理工作，通过直方图匹配可以部分消除由于太 阳高度角或大气影响造成的相邻图像的效果差异，特别 是对于图像的镶嵌和变化检测
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2.2直方图均衡
直方图均衡是将随机分布的图像直方图修改成均匀分 布的直方图。其实质是对图像进行非线性拉伸，重新分配 图像像元值，使一定灰度范围内的像元的数量大致相等。 直方图均衡后每个灰度级的像元数，理论上应相等，实际 上为近似相等，直接从图像上看，直方图均衡效果是： 1 各灰度级所占图像的面积近似相等，因为某些灰度级出 现高的像素不可能被分割。 2 原图像上频率小的灰度级被合并，频率高的灰度级被保 留，因此可以增强图像上大面积地物与周围地物的反差。 3 如果输出数据分段级较少，则会产生一些大类地物的近 似轮廓。
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。
遥感卫星影像辐射校正包括辐射定标和大气校正@揽宇方圆
北京揽宇方圆信息技术有限公司遥感卫星影像辐射校正包括辐射定标和大气校正指在光学遥感数据获取过程中，产生的一切与辐射有关的误差的校正（包括辐射定标和大气校正）。
三者关系如图：大气校正的准备过程为辐射定标辐射定标定义（Radiometric Calibration）是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。
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。
技术流程：获取空中、地面及大气环境数据，计算大气气溶胶光学厚度，计算大气中水和臭氧含量，分析和处理定标场地及训练区地物光谱等数据，获取定标场地数据时的几何参量和时间，将获取和计算的各种参数带入大气辐射传输模型，求取遥感器入瞳时的辐射亮度，计算定标系数，进行误差分析，讨论误差原因。
方法：反射率法：在卫星过顶时同步测量地面目标反射率因子和大气光学参量（如大气光学厚度、大气柱水汽含量等）然后利用大气辐射传输模型计算出遥感器入瞳处辐射亮度值，具有较高的精度。
辐亮度法：采用经过严格光谱与辐射标定的辐射计，通过航空平台实现与卫星遥感器观测几何相似的同步测量，把机载辐射计测量的辐射度作为已知量，去标定飞行中遥感器的辐射量，从而实现卫星的标定，最后辐射校正系数的误差以辐射计的定标误差为主，仅仅需要对飞行高度以上的大气进行校正，回避了底层大气的校正误差，有利于提高精度。
辐照度法：又称改进的反射率法，利用地面测量的向下漫射与总辐射度值来确定卫星遥感器高度的表观反射率，进而确定出遥感器入瞳处辐射亮度。
这种方法是使用解析近似方法来计算反射率，从而可大大缩减计算时间和计算复杂性。
大气校正定义：大气校正是指传感器最终测得的地面目标的总辐射亮度并不是地表真实反射率的反映，其中包含了由大气吸收，尤其是散射作用造成的辐射量误差。
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§6－1 遥感图像的辐射定标与校正-3
2) 遥感器星上内定标
灯定标
太阳定标 月亮定标
优点+缺点
优点: 可对一些光学遥感实时定标
不足: 大部分只是部分系统定标; 没有模拟遥感器的成像状态; 星上定标系统也不够稳定。
3) 遥感器场地外定标
对应输出的量化值
传感器
入瞳处各光 谱带的辐射 亮度
辐 射 记 录 段 以 “ gains and biases in ascending band number order”开始，逐行、 按波段顺序记录了辐射校正有关的参数， 每行中按bias、gain的顺序排列，
地物辐射值的计算
L = gain * DN + bias
r = πL ds2 / (E0 cosq) 其中：L是地物在大气顶部的辐射亮度，DN是象元
定标场地要求
面积大+地物均匀+有利的大气环境
优点:实现了对遥感器运行状态下与获取地面图象完全相
同条件的绝对校正。
不足:需要测量和计算空中遥感器过顶时的大气环境和地物
反射率。
法国的SPOT、 ERS一1/2分别建立了校准试验场， 其中SPOT图像定标精度已达97％。
中国遥感卫星辐射校正场 甘肃省敦煌市郊戈壁滩:可见光波段辐射定标 青海湖水面为场地:红外波段的仪器辐射定标
值，gain和bias可从头文件中得到，r是地物反射 率太阳，天ds是顶日角地。天文单位距离，E0太阳辐照度，q是
青海湖位于青藏高原东北部，湖面海拔3194米，周长约365公里， 湖面面积4282平方公里，是我国最大，世界第二的内陆咸水湖
用户方
基于遥感图像特征的绝对定标(交叉定标) 基于卫星传感器系统参数的绝对定标
用参数定标
例:Landsat 7快速格式产品的头文件辐射记录 段中ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ有与辐射校正有关的参数
去标定飞行中遥感器的辐射量，从而实现卫星的标定;
最后辐射校正系数的误差以辐射计的定标误差为主 ;
仅仅需要对飞行高度以上的大气进行校正，回避了底
层大气的校正误差，有利于提高精度。
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3.辐照度法：又称改进的反射率法，利用地面测
量的向下漫射与总辐射度值来确定卫星遥感器高度的
表观反射率，进而确定出遥感器入瞳处辐射亮度，这 种方法是使用解析近似方法来计算反射率，从而可大 大缩减计算时间和计算复杂性。
大气参数
大气传输模型
定标场地
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1.反射率法：在卫星过顶时同步测量地面目标反
射率因子和大气光学参量（如大气光学厚度、大气柱
水汽含量等）然后利用大气辐射传输模型计算出遥感
器入瞳处辐射亮度值。具有较高的精度。
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2.辐亮度法：采用经过严格光谱与辐射标定的辐
射计，通过航空平台实现与卫星遥感器观测几何相似
的同步测量，把机载辐射计测量的辐射度作为已知量，