当前课程知识点:遥感数字图像处理理论与方法 > 第二章 遥感图像辐射校正 > 第一讲 > 2.1.1 遥感图像辐射校正概述
今天我们来学习
遥感数字图像处理理论与方法的
第二章遥感图像辐射校正
由于这一章的内容会比较多一点
我们把它划分为第一讲和第二讲
我们今天是第一讲
遥感数据在获取的过程当中
受到传感器本身特性
大气的辐射传输
地表的环境的影响等等
不可避免地带来了很多
一些成像的辐射误差
降低了遥感成像的质量
并影响到随后的图像的解译的精度
遥感数据在获取以后
必须对其进行辐射校正处理
以达到遥感图像后续应用的需求
本章在介绍遥感数字图像
辐射校正的基本的理论
和方法的基础上面
将内容划分为以下几部分
包括辐射校正的含义
辐射误差产生的原因
传感器的辐射定标
转换遥感图像DN值
为TOA光谱辐射亮度和反射率
地表-大气之间的辐射传输建模
大气校正方法及其应用示例
因太阳辐射引起的
辐射误差的校正等等
那么在这么多的内容当中
我们第一讲主要分为4小节
第一小节主要是概述性的东西
介绍遥感图像辐射校正的主要内容
第二小节讲
遥感数字图像像元值的物理意义
第三小节介绍
TOA光谱辐射亮度和表观反射率
第四小节介绍
可见光和近红外波段的
表观反射率模拟
学习完本章可以了解
定量遥感的基础知识
并且对地表 大气间的
辐射传输定量分析有充分理解
这些基础知识将为本章第二讲的
辐射校正处理过程奠定理论基础
我们来看传感器是如何记录可见光
和近红外波段遥感图像的DN值的
在讲这个问题之前
大家先思考
遥感数字图像DN值是如何记录的
其物理意义是什么
大家看到这是遥感过程示意图
来自太阳的电磁辐射
它的能量在下行传输的过程当中
穿越大气 到达地表的物体
太阳辐射在和地表交互的过程中
还受到地物目标环境的干扰
来自地表的太阳辐射
它的反射能量
在上行传输的过程当中
穿越大气候到达传感器
被传感器记录下来
经过数值处理
最终得到供我们应用的遥感图像
可以看出 遥感过程中
电磁辐射信号多处受到干扰
这些都是最终遥感成像的辐射误差
产生的原因
由于遥感图像成像过程的复杂性
传感器接收到的电磁波能量
与目标本身辐射的能量是不一致的
传感器接收到的能量包含了
由于太阳位置 大气条件 地形影响
和传感器本身的性能等
所引起的各种失真
那么 什么是辐射误差以及辐射校正呢
传感器所记录的观测值
与地物目标的真实辐射亮度 radiance
之间的差值就是辐射误差
消除图像数据当中辐射误差的
过程称做是辐射校正
通常情况下
遥感数字图像不能够
全部真实地反映地物特征
主要的误差来源有以下几种
第一种是
因传感器的响应特性引起的辐射误差
传感器对地物辐射响应的过程
会带来很多的一些误差
比如光学摄影机的内光学镜头中心
和边缘的透光强度不一致
使同一类地物在图像上不同位置
有不同的灰度值
光电扫描仪类型的传感器
存在光电转换误差
以及由于探测器增益变化
引起的辐射误差等
这是第一大来源
第二个来源
因大气影响引起的辐射误差
太阳光在到达地物目标之前
大气会对其产生吸收和散射
同样 来自地物目标的反射光
和散射光在到达传感器之前
也会被吸收和散射
入射到传感器的电磁波能量
除了地物本身的反射能量以外
还有地物目标周围环境和大气的干扰
第三类误差来源是
因为太阳辐射引起的误差
太阳位置和地表高低起伏的形态特征
都会影响最终到达地面目标的
太阳辐射能量
使得图像上同种地物类型出现
辐射亮度不一致的现象
太阳位置主要指太阳高度角和方位角
它们的影响
主要是影响到地面物体的入射照度
为了减少太阳位置引起的辐射误差
遥感卫星轨道大多设计为
相同地方时穿越地表上空
但是由于季节的变化以及经纬度的差异
太阳位置的变化是不可避免的
地形影响它会影响到地表太阳光线的反射
反射到传感器的太阳光的辐射亮度
和地表坡度和坡向有关系
太阳光线垂直入射到水平地表
和有一定倾角的坡面上所产生的
辐射亮度是不一样的
所以在遥感图像上会产生辐射误差
那我们的辐射校正的目的
就是尽可能恢复图像的本来面目
为遥感图像的判识
分类等后续工作打下基础
根据辐射误差产生的原因
我们把辐射校正
分为传感器的辐射定标
大气辐射校正
太阳辐射和地形辐射校正等等
概括起来
准确的遥感图像的DN值
这才是定量分析
和建模的基础
如图 大家看这里展示的是
非洲南部区域的
MODIS地表反射率产品
这个产品是
未经过气溶胶校正的地表反射率产品
整体上来看
图像清晰度不太高
我们对比起来看
这是经过气溶胶校正的地表反射率产品
整体上来对比 它的图像清晰度和前面相比
有了很大地提高
接下来我们再看一看
大气校正前后
具体的应用过程当中有什么差别
这是示例中国东部区域的
MODIS地表反射率产品
左面的没有进行气溶胶校正处理
右边的已经进行了气溶胶校正处理
在定量计算当中
二者的差别比较明显
这里展示的是使用这两个数据计算NDVI
并统计NDVI结果图像直方图
如图示 未进行校正的图像
和已经校正的图像
计算NDVI结果
二者的直方图差别很大
数值区间不在同一区域
将两个NDVI结果相减
然后再统计差值图像的直方图
这个差值结果显示出差值分布的区域
由此可见
遥感图像辐射校正具有重要意义
-第一章习题
-第一讲
-第二讲
-第二章习题
-第三章习题
-第一讲
--4.1.1 概述
--最小二乘法原理
-第二讲
-第四章习题
-第一讲
-第二讲
-第五章习题
-第六章习题
-第一讲
-第二讲
-第七章习题
-第八章习题