遥感图像辐射校正

第二章遥感图像辐射校正
本章内容
第一节辐射误差来源
第二节系统辐射误差校正 第三节辐射定标
第
第四节大气校正
第五节地表辐射校正
第节辐射误差来第一节
源
辐射误差来源
传感器所得到的目标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值称为辐射误
称为辐射误差。

辐射误差来源
辐射误差来源
传感器端
光学摄影机引起的辐射误差
光电扫描仪引起的辐射误差 外部因素
大气
太阳辐射
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投射强度不一致造成的，使物在像位灰值它使同一类地物在图像的不同位置上有不同的灰度值。

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转信
换系统转换为电信号的过程中引起的辐射量误差
探测器增益变化引起的误差。

辐射误差来源
大气的影响
电磁波在大气中传播时，受到大气中各种成分的散射收作
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
对于长波的地球发射波段而言，以吸收作用为主。

辐射误差来源
太阳辐射
由于太阳位置变化以及地形的变化，不同地表位置接
收
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常只对图像
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。

传感器接收的辐亮度和地表坡度坡向有关。

第二节系统辐射误差校正
光学镜头边缘减光
在使用光学透镜的光学系统中，由于透镜光学特性的非均匀性，在成像平面上边缘部分比中间部分暗，即边缘减光。

部分中间部分暗即缘减光θ4
cos O P E E =
条纹噪声
条纹噪声是与辐射信息无关的线条噪声，表现为影像上的部分扫描行或线段亮度值不反映地物辐射信息，并与上下亮度截然不同。

条纹噪声的特点
分布不规则可长可短可稀可密
分布不规则，可长可短，可稀可密
亮度值一般趋于极端
含有这种条纹的影像其标准差往往显著增大
含有这种条纹的影像，其标准差往往显著增大
条纹噪声
条纹的判定
条纹误差的判定依据是相邻行间的像元亮度差是否超过某个预定阈值来判定是否有坏数据点存在，如果一行中坏数据点的数目超过给定阈值，就认为该行是条行中坏数据点的数目超过给定阈值就认为该行是条纹噪声。

条纹的校正
将条纹个像元的下两行对应像元亮度值求平均 将条纹上个像元的上下两行对应像元亮度值求平均 也可以采用采用最邻近法或三次立方卷积法
斑点噪声
斑点误差主要由噪声或磁带的误码率等造成，在图像中往往是分散和孤立的，与周围亮度值有明别而彼不相关围亮度值有明显差别，而且彼此不相关。

斑点噪声
斑点误差主要由噪声或磁带的误码率等造成，在图像中往往是分散和孤立的，与周围亮度值有明别而彼不相关围亮度值有明显差别，而且彼此不相关。

斑点噪声
斑点的校正
校正后的斑点亮度值取其邻域像素亮度值的平均值或次修
者用三次立方卷积法进行修正。

第三节辐射定标
辐射定标
辐射定标指将遥感图像的像元灰度值转换为实际地物辐射亮度值等物理量的过程，或者说，建遥感器探测值与对应的辐射或者说，建立遥感器探测值与对应的辐射亮度之间的对应关系。

标感究
辐射定标是遥感定量化研究的重要前提。

辐射定标方程
Landsat5 TM的定标系数
Landsat5TM
表观反射率
Landsat5 TM的ESUN值
Landsat5TM
第四节大气校正
大气校正
由于大气对于太阳辐射的吸收、散射等作用的影响造成了遥感传感器接收到的辐射信息与地表真实辐射信息的差异，需要对影像进行校正，消除大气造成的影响，这个过程称为大气校正。

个过程称为大气校正
大气校正的方法
暗目标像元法
地面线性回归法
辐射传输模型法
暗目标像元法
基本思想在于认为一幅图像中的某些地物在某些即“暗目标
波段反射率可近似看成为0，即“暗目标。

“暗目标”在图像中对应位置的像元亮度值应为暗目标在图像中对应位置的像元亮度值应为0，但实际上由于大气的影响，该像元的亮度值一般大于0，则认为这个值就是大气程辐射值。

校正时，将图像像元的亮度值都减去该值即可。

地面线性回归法
将地表实测的地物反射率值与遥感影像上对应的像元反射率进行分析，建立经验回归方程
归方程。

然后将回归方程应用于整个图像，得到校正后的反射率图像。

像
地面线性回归法
该方法实用、简单，但是成本较高，而且对采样点要求较严。

对采样点有如下要求
对采样点有如下要求：
尽可能选择各向同性的均一地物，且面积足够大；
地物在光谱上要跨越尽可能宽的反射光谱段，明暗目标之间要有足够差异；
尽可能与研究区域保持统一海拔高度。

辐射传输模型法
基本原理是通过大气状况等输入参数，利用合适的大气辐射传输模型计算出大气校正参数的数值解（如大气透过率、程辐射等），在计算每个像元的反射率值，完成整幅图像的校正。

整幅图像的校正
6S、Lowtran、Modtran……
辐射传输模型法
常见的辐射传输模型包括6S、Lowtran、Modtran……
6S S d Si l ti f th S t llit Si l （Second Simulation of the Satellite Signal in the Solar Spectrum radiative code）模型是
目前最常用的大气校正模型之一，适用于0.25~4m波长范围内电磁波的大气辐射传
μ波范围内波大气辐射传输模拟。

辐射传输模型法
6S模型的输入参数包括太阳/传感器方位角/高度角、水汽含量、大气模式、气溶胶类型、气溶胶光学厚度、波段特性、海拔等等。

辐射传输模型法
6S模型输入参数示例
辐射传输模型法
6S模型输入参数示例
第五节地表辐射校正
太阳高度角校正
太阳高度角可以从影像头文件中获取，也可以根据成像时刻的时间、季节和地理位置来确定。

来确定
t
cos cos cos sin sin cos sinh ⋅⋅±⋅==δϕδϕθ。