遥感导论8-1

2.3.2.3 波段对比法
依据：大气散射的选择性，即对短波影响大， 对长波影响小 a. 回归分析法 原理：在遥感图像上大山的阴影区或深大水体区 域，各个波段的反射为零。同时，大气散射主要 影响短波部分，波长较长的波段几乎不受影响， 因此可用波长最长的波段（如TM的第7波段）来 其校正其它波段数据。
TM i ai bi TM 7
i--波段号
ai --第i波段的校正量
怎么求a,b？
理论基础：如果在某一像场中存在亮度值为零的目标，如深海 b.直方图校正方法 水体、高山背阴处等，在这种情况下，理论上任一波段亮度值 都应为零。但实际上只有不受大气影响的波段才为零，受大气 影响的波段产生辐射偏置量。 方法：从图像像元亮度值中减去一个辐射偏置量。辐射偏置量 等于图像直方图中最小的辐射亮度值。
2.3.2.2 利用地面实况数据进行大气校正
利用最小二乘法求出回归系数a、b：
[( R R)( L L)] , b [( R R) ]
i i 2 i
a L bR
校正公式为：
Ltrue L a
2.3.2.2 利用地面实况数据进行大气校正
注意：在地面特定地区、特定条件、一定时 间段内测定的地面目标反射率不具有普遍性， 因此该方法仅适用于包含地面实况数据的图 像。
采集图像数据时，同步对当地地面目标反射 率进行测量，将二者进行对比，消除大气的 影响。实际上是一种统计回归的方法。
2.3.2.2 利用地面实况数据进行大气校正
设回归方程为：
L=a+bR
大气影响的附加部分（ 天空光散射）
卫 星 测 量 值
a 0
地面测量值
将图像中的每个像素值减去a，获取某区域经过大气改 正后的图像。
辐射校正 几何校正
（一）辐射校正
辐射校正的含义 辐射误差的来源及校正 大气校正
1. 辐射校正的含义
辐射校正：消除或改正遥感图像成像过程中 附加在遥感传感器输出的辐射能量中各种噪 声的过程 目的是尽可能恢复图像的本来面目，为遥感 图像的识别，分类，解译等后续工作打下基 础。
方法：在不受大气影响的波段和待校正的某一 波段图像中，选择最黑区域（通常为高山阴影 区）中的一系列目标，将每个目标的两个待比 较的波段灰度值提取出来进行回归分析，建立 线性回归方程，也称为暗像元法。
Y a bX
Y：待校正波段的图像亮度值 X：不受大气影响波段的图像亮度值
例如：TM图像中，第7波段几乎不受大气辐射的影响，因此可作 校正基础，对TM影像的其它波段分别进行校正。
大气校正
大气影响造成的辐射误差会使得图像对比度 下降，还会产生随机噪声。 大气校正的目的在于消除或减弱这些影响的 作用，将削弱的部分（大气的消光作用）补 回，将额外增强（天空光和程辐射）的部分 消除。
什么情况下需要进行大气校正?
大气透明度差而且不均一 大气中的水汽含量高 低海拔地区应该进行校正，3000米以上的 地区可不考虑 相对高差变化大的地形区域 不同时段图像的联合处理
如果没有大气，则传感器接收 到的只有地面反射的电磁波。 如果没有大气，则传感器接收到 的只有地面反射的电磁波。 由于大气的存在，会使得传感器 接收到的电磁能量发生变化，其 中包括增加和减少的部分。 减少部分：电磁辐射经过大气层来 回路径上所受到的散射和吸收。 增加部分：大气层顶对太阳辐射的直接反射、大气层对太阳辐 射的向上散射部分、大气层对太阳辐射向下散射部分经地面反 射，再经大气衰减后进入传感器的部分。
第四章 遥感图像处理4.2 数字图像的校正 Nhomakorabea回顾
颜色的性质可由哪三种指标来描述，概念分 别是什么？ 颜色立体的表示方法？ 什么是互补色？ 什么是三原色，最优的三原色是哪三种？ 数字图像的概念 图像数字化的过程（模-数转换的过程） 直方图的概念和作用
手抖动
清晰度发 生了变化
需要测量具体天气条件下的大气参数。
2.3.2.1 利用辐射传输方程进行大气校正
专业的遥感图像处理系统多提供的大气校 正模型： Erdas和Geomatica系统中的ACTOR模型
ENVI系统中的FLAASH模型
公共的大气校正模型，其中较好的是6S 模型。
2.3.2.2 利用地面实况数据进行大气校正
课堂小结
辐射校正的含义和目的 辐射误差的来源 大气对电磁辐射的影响有哪些方面，对遥感 图像质量的影响主要体现在哪方面？ 波段对比法的原理？
2.3.2.3 波段对比法
3、2、1全彩 1波段 7波段
理论上，水体反射 为什么长波段 率为零，应当一样 水体更黑？ 黑。 短波段图像上，水 短波段图像上水体的 体区域的亮度主要 亮度可视为大气程辐 是大气散射的影响 射强度（附加亮度）
长波段图像因 为受大气影响 比较小，不存 在这个附加亮 度，因此图像 更黑，也更准 确。
不同角度
造成色调、 亮度、形状 等的变化
模拟大气的影响
卫星传感器在运行过程中，由于轨道高度、 卫星姿态、传感器本身噪声、大气影响、地 物形态特征等因素的干扰，同样会造成遥感 影像的失真。 遥感图像预处理的目的就是要消除或减弱这 些因素的影响，使得图像尽可能地接近于地 面真实情况。
4.2 数字图像的校正
当影像中没有阴影或水 体等暗物体时，方法不 适用。
波段对比法的原理
首先选取理论上辐射亮度应为零的区域（黑区、水 体或阴影）； 对于这些区域的象元，在实际观测中，由于受到大 气程辐射（增强）的影响，其辐射亮度并不为零， 多出来的辐射亮度实际上就是大气程辐射值。此时 的大气校正实际上就是要去除这一部分的亮度。 由于长波段受大气影响较小，因而这些区域的长波 段亮度值是接近于零的，也相对更准确。 可以用受大气影响较小的长波段来校正其它波段；
辐射定标的目的在于消除系统本身造成的辐 射误差，包括两方面：传感器仪器本身造成 的误差、不同太阳高度角造成的辐射能量差 异（归一化）。
辐射定标前后对比
TM第一波段辐射定 标前
TM第一波段辐射定 标后
大气校正
大气校正的概念和目的 大气校正的方法
大气校正
由遥感器引起的误差或由太阳高度引起 的误差（属于系统误差，确定性较高）， 一般在数据生产过程中由生产单位根据 遥感器参数进行校正，而不需要用户进 行自行处理。用户应该考虑大气影响引 起的辐射畸变（与具体环境有关，不确 定性较高）。
大气校正的方法
利用辐射传递方程进行大气校正； 利用地面实况数据进行大气校 正； 波段对比法。
2.3.2.1 利用辐射传输方程进行大气校正
辐射传输方程描述了大气对电磁辐射的削减作用 （包括大气对电磁波的吸收和散射）：
E E0 e
T (0, H )
其中，E为传感器接收到能量，E0为地面目 标的辐射能量，H为遥感器高度，eT (0, H ) 为大 气的衰减系数。利用辐射传输方程时，通常 只能得到近似解。
2. 辐射误差的来源及校正
辐射误差的来源主要有三项
1.传感器仪器本身产生的误差（系统误差）； 2.太阳位置（系统误差） 、地形起伏引起的辐 射误差（随机误差）； 3.大气影响引起的辐射误差（随机误差） ； 相应的辐射处理包括辐射定标（纠正系 统误差）和辐射误差校正（大气校正，纠 正随机误差） 。
辐射定标