热红外遥感影像辐射定标
热红外遥感图像典型目标识别技术研究
热红外遥感图像典型目标识别技术研究一、本文概述随着遥感技术的迅速发展，热红外遥感图像在军事侦察、环境保护、城市规划等领域的应用越来越广泛。
然而，由于热红外遥感图像的特殊性质，如低分辨率、低信噪比、复杂的背景干扰等，使得图像中的目标识别成为一项具有挑战性的任务。
因此，研究热红外遥感图像典型目标识别技术，对于提高遥感图像解译的准确性和效率具有重要意义。
本文旨在探讨热红外遥感图像典型目标识别技术的研究现状和发展趋势，分析现有方法的优缺点，并提出一种基于深度学习的热红外目标识别方法。
我们将对热红外遥感图像的特点和难点进行深入分析，为后续的目标识别算法提供理论支持。
我们将介绍目前常用的热红外目标识别方法，包括基于特征提取的传统方法和基于深度学习的现代方法，并评估它们的性能表现。
我们将提出一种基于深度学习的热红外目标识别框架，通过改进网络结构、优化损失函数等方法提高目标识别的准确率和鲁棒性。
本文的研究成果将为热红外遥感图像的目标识别提供新的思路和方法，有望为相关领域的发展做出贡献。
二、热红外遥感图像特性分析热红外遥感图像是利用热红外传感器捕获地表物体因热辐射产生的红外辐射信息而形成的图像。
与可见光遥感图像相比，热红外遥感图像具有其独特的特性，这些特性在目标识别技术中起到了至关重要的作用。
热红外遥感图像具有全天候的工作能力。
由于热红外辐射是地表物体自身发出的，不受光照条件的影响，因此热红外遥感图像可以在夜间或恶劣天气条件下获取。
这使得热红外遥感在军事侦察、灾害监测等领域具有广泛的应用前景。
热红外遥感图像对地表物体的热特性敏感。
不同的地表物体由于其物理和化学特性的差异，在热红外波段会表现出不同的辐射特性。
这种特性差异为我们在热红外遥感图像中识别典型目标提供了可能。
热红外遥感图像还具有空间分辨率和温度分辨率的双重特性。
空间分辨率决定了图像中地表物体的细节表现能力，而温度分辨率则反映了图像中物体温度的测量精度。
这两个分辨率的合理搭配对于准确识别典型目标至关重要。
遥感专题讲座——热红外遥感
热红外遥感热红外遥感是利用热红外波段研究地球物质特性的技术手段，可以获取地球表面温度，在城市热岛效应、林火监测、旱灾监测等领域有很好的应用价值。
由于热红外遥感涉及知识多而且深，特别是地表温度反演，需要大气传输、几个定律等方面的知识，本文用通俗语言总结了热红外遥感基本原理和方法，能知道热红外遥感怎么回事及简单的应用。
本文主要包括：●基本定义和原理●常见名词●简单应用与温度反演●ENVI下地表温度反演1、基本定义和原理热红外遥感（infrared remote sensing ）是指传感器工作波段限于红外波段范围之内的遥感。
这是一个狭义的定义，只是说明的数据的获取。
另外一个广义的定义是：利用星载或机载传感器收集、记录地物的热红外信息，并利用这种热红外信息来识别地物和反演地表参数如温度、湿度和热惯量等。
热红外遥感的信息源来自物体本身，其基础是：只要其温度超过绝对零度，就会不断发射红外能量，即地表热红外辐射特性。
如下图为黑体的辐射光谱曲线（不同温度下物体辐射能量随波长变化的曲线），常温的地表物体（300K左右）发射的红外能量主要在大于3μm的中远红外区，即地表热辐射。
热辐射不仅与物质温度的表面状态有关，物质内部组成和温度对热辐射也有影响。
在大气传输过程中，地表热辐射能通过3-5μm和8-14μm两个窗口，这也是大多数传感器的设计波段范围。
热红外遥感在地表温度反演、城市热岛效应、林火监测、旱灾监测、探矿、探地热，岩溶区探水等领域都有很广的应用前景。
2、常见名词热红外遥感涉及的知识多而且深，下面来了解热红外遥感中几个基本的名词。
● 辐射出射度单位时间内，从单位面积上辐射出的辐射能量称为辐射出射度，单位是 2-⋅m W● 辐射亮度辐射源在某一方向上单位投影表面、单位立体角内的辐射通量，称为辐射亮度 (Radiance)，单位是瓦/平方米*微米*球面度(1-12μm --⋅⋅⋅Sr m W )。
很多地方会将辐射亮度和辐射强度区分，我这里理解的是一个概念。
遥感影像辐射定标
遥感影像辐射定标
遥感影像辐射定标是一个复杂的过程，具体步骤如下：
1.确定定标参数：辐射定标所需的参数通常存放在元数据文件中，用户可以从元数据文件中直接读取参数，从而完成定标。
2.绝对定标：把卫星传感器接收到的视场中已知反射率的地面目标作为参考，通过卫星传感器观测这类地面目标，从卫星传感器得到的测量值计算出该卫星传感器的定标系数，以此实现传感器的绝对定标。
3.相对定标：利用卫星同步观测的在轨绝对定标场地数据来计算卫星载荷不同探测器之间的相对光谱响应，并利用得到的在轨绝对辐射定标系数进行卫星载荷的星上亮温定标，从而得到卫星载荷红外通道的相对定标系数。
4.场地替代定标：在没有合适的在轨绝对辐射定标场地时，可以采用场地替代定标。
该方法是利用与在轨绝对辐射定标场地具有相似光谱特性并易于获取的场地作为替代场地，通过选择替代场地、获取替代场地的地表反射率数据、大气参数和同步卫星观测数据，计算得到在轨绝对辐射定标系数。
遥感影像辐射定标的目的是消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值。
遥感概论第7章 热红外遥感数据 62.7 第7章 热红外遥感数据
TM4
TM6
热红外图像的辐射定标
内定标法是在扫描仪内部附有2个温度参考源，一个为 “最冷”，一个为“最热”，他们的温度被精确控制。此 法不能计算大气效应，因此测量辐射温度误差较大。
相关定标法是通过建立实际地表的测量值与相应扫描数据 之间的经验关系，来消除大气影响。完全校正大气影响所 需信息是不可能的，通常采用近似值或已选样本进行推算。
地物的日温度变化
热红外图像的成像波段
热红外遥感主要选用3～５μm和8～14μm两个光谱段 在3～5μm谱区，传感器可同时记录反射及发射的热辐射 在8～14μm谱区，热图像主要记录了地物自身的热辐射 白天的热红外图像，往往由于太阳光的直射性，不同方向
的地物会接收不同的太阳辐射量，形成热“阴影”，这种 现象一方面有助于目标识别，加强地形感，但也增加了影 像分析的复杂性。
常见地面的热特性
地面白天温度高，呈暖色调。夜间温度低，呈冷色调 水体的热惯性大，自身辐射的发射率高，在白天呈现冷色
调（暗色调），夜间呈现为比暖色调（亮色调） 海岸夜间或黎明前为浅色调；午后图像色调差异不明显。 由于水分蒸发时的冷却效应,湿地昼夜均较干燥地面冷 由于白天植被水分的蒸腾作用，在白天为冷色调（暗色
转换定标法是通过建立不同传感器热辐射值之间的转换关 系进行辐射温度定标。例如
RTM =0.99255*R AVHRR-4.10172
传感器仅记录地物表面热辐射状况，与地物实际温度有误 差。多数情况，热红外图像的解译是定性的，定量解译是 热红外遥感研究中的重要问题。
热红外图像的成像时间
根据研究的目的不同，最佳的成像时间也不同，因为地物 的日温度是变化的。
全色影像辐射定标
全色影像辐射定标
全色影像辐射定标是将全色卫星影像的数字值转换为地表辐射反射率的过程。
这过程包括多个步骤，以确保获取的影像具有较高的准确性和可比性。
以下是一般的全色影像辐射定标步骤：
辐射定标系数获取：获取全色卫星影像的辐射定标系数。
这些系数通常由卫星传感器的制造商提供，用于将数字计数值转换为辐射反射率。
大气校正：进行大气校正，消除大气影响，确保影像的数字值反映地表的真实辐射状况。
这通常需要使用大气传输模型和气象数据。
辐射定标：使用辐射定标系数，将原始的数字计数值转换为辐射反射率或辐射亮度。
这使得不同卫星影像具有可比性，有助于进行地表特征的精确分析。
地表反射率计算：利用经过辐射定标的影像，计算地表反射率。
这是通过将辐射亮度转换为地表反射率，考虑太阳入射角和大气影响。
几何精校：进行几何校正，以纠正由于卫星姿态和地形变化引起的影像变形。
这确保影像中的地物位置准确。
影像校正：如果需要，进行影像校正以提高影像的几何和辐射质量。
验证与评估：验证辐射定标的效果，并评估影像的质量。
这可能涉及与地面测量数据或其他独立数据源的比较。
这些步骤的具体实施可能因卫星、传感器和影像用途而异。
辐射定标是遥感数据处理中的关键步骤，对于确保获取的信息精确、可靠至关重要。
envi辐射定标
envi辐射定标
Envi辐射定标是指使用ENVI软件对遥感图像进行辐射定标，即将数字计数转换为物理辐射量。
该过程是将原始遥感图像转换为具有物理单位的辐射数据，以便进行定量分析和研究。
辐射定标的目的是消除图像中的光照差异和仪器响应差异，确保图像中不同像元的辐射值可比较。
辐射定标主要包括以下步骤：
1. 辐射校正：
通过测量辐射标准物体的辐射值，校正仪器的响应差异，消除仪器传感器的非线性特性和响应偏差。
2. 大气校正：
针对大气对辐射的影响，根据大气模型和大气参数，将图像中的大气效应进行校正，以消除大气底片。
3. 角度校正：
对于斜面遥感图像，根据观测角度和太阳天顶角，进行角度校正，以消除地形和光照角度带来的影响。
4. 波段融合：
对于多光谱或高光谱遥感图像，将各个波段的辐射值进行融合，生成一个全谱范围内的辐射图像。
通过辐射定标，可以将遥感图像转换为具有物理意义的辐射数
据，提供可靠的信息用于地学、农业、环境等领域的分析和应用。
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。
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热红外遥感影像的辐射定标通常包括以下步骤：选择标准波段：选择具有代表性的波段进行辐射定标，如选择热红外波段。
确定中心波长：确定所选择波段的中心波长，这有助于提高定标的精度。
输入定标参数：输入与定标相关的参数，如中心波长、波段宽度、大气透过率等。
进行辐射定标：根据所选波段和参数，进行辐射定标，生成定标后的影像。
验证定标结果：对定标后的影像进行精度验证，确保其满足任务要求。
为了提高热红外遥感影像的定标精度，研究人员提出了一些改进方法。
例如，通过对CBERS-02 IRMSS热红外通道进行星上黑体定标过程中，提出对半光路黑体辐射定标信号进行全光路修正的方法，使该传感器的在轨星上黑体定标可以满足绝对辐射定标的需求；提出利用同一传感器的多次不同时相、不同地点的观测数据对CBERS-02IRMSS相机交叉定标的方法，可以更好建立IRMSS与MODIS之间的交叉定标模型，获得稳定的定标数据；利用多种独立的定标方法对CBERS-02 IRMSS热红外通道进行绝对辐射定标，并在充分分析各种定标方法的特点和定标结果的基础上，提出了针对热红外遥感传感器的综合定标方法，利用这种方法获取了CBERS-02 IRMSS热红外通道综合辐射定标系数，该组定标系数已得到中国资源卫星应用中心的认可，并在其官方网站上向用户公布。