遙感圖像的輻射校正(已修改)
2025-05-12 12:06 本頁面
【正文】 遙感 數(shù)字圖像 處理與分析 東華理工大學(xué)研究生課程 官云蘭 遙感與地理信息工程系 第 5章 遙感圖像的輻射校正 消除遙感圖像數(shù)據(jù)中依附在輻亮度中的各種失真的 過程稱為輻射量校正（ Radiometric Calibration),簡稱 輻射校正。 由于傳感器響應(yīng)特性和大氣的吸收、散射以及其它 隨機(jī)因素影響，導(dǎo)致圖像模糊失真，造成圖像的分辨率 和對比度相對下降，這些都需要通過輻射校正復(fù)原。 輻射校正的目的： 盡可能消除因傳感器自身條件、大氣條件、太陽位 置和角度條件及某些不可避免的噪聲引起的 傳感器所得 到的目標(biāo)測量值與目標(biāo)的光譜反射率或光譜輻亮度等物 理量之間的差異，盡可能恢復(fù)遙感圖像本來的面目，為 遙感圖像的分割、分類、解譯等后續(xù)工作打下基礎(chǔ)。 輻射校正包括三部分的內(nèi)容： ? 傳感器端的輻射校正 ? 大氣校正 ? 地表輻射校正 大氣層對電磁波傳輸過程的影響 輻射誤差 輻射誤差校正方法 遙感衛(wèi)星輻射校正場概述 大氣層對電磁波傳輸過程的影響 基本的輻射傳輸過程 一、大氣散射 大氣散射性質(zhì)與強(qiáng)度取決于大氣中分子或微粒半徑及被散射光的波長。 包括選擇性散射與非選擇性散射。 ?瑞利散射（ Raileigh scattering）：由遠(yuǎn)小于光波長的氣體分子引起，如由 O N2等；散射強(qiáng)度與波長的 4次方成反比；“藍(lán)天”效應(yīng) ?米氏散射 （ Mie scattering）：也稱為氣溶膠散射，主要有霾、水滴、塵埃、煙、花粉、微生物、海上鹽粒、火山灰等氣溶膠引起的散射，引起散射的大氣粒子直徑約等于入射電磁波波長。散射強(qiáng)度與波長的二次方成反比。 大氣中的云、霧、水滴、塵埃以及大小超過波長 10倍的顆粒引起的散射，散射粒子的直徑遠(yuǎn)大于入射波長，對各種波長予以同等散射。 設(shè)太陽輻射照度為 E0，經(jīng)過大氣的路程為 x,則穿過該大氣路程后的輻射照度為： xeEE ?? ?? 0σ 稱為衰減系數(shù)或消光系數(shù) ??? ??散射系數(shù) 吸收系數(shù) 大氣對電磁波的影響主要是散射和吸收。 二、大氣吸收 大氣中吸收太陽輻射的主要是水蒸汽、二氧化碳和臭氧。 吸收能力隨電磁波的波長而變化，是選擇性的。 三、大氣透射與大氣窗口 透射是指電磁輻射與介質(zhì)作用后，產(chǎn)生的次級輻射和部分原入射輻射穿過該介質(zhì)，到達(dá)另一種介質(zhì)的現(xiàn)象和過程。 一般用透射率表示透射能力。 根據(jù)透射率的定義，有： xeEE ??? ???0 是指大氣對電磁輻射吸收和散射都很小 、 而透射率很高波段 ， 即在傳輸過程中損耗小、能透過大氣的電磁波段。 遙感中使用的大氣窗口： 1） :包括部分紫外光、全部可見光和部分近紅外光，透過率在 70% 2） :近紅外窗口，透過率在 60%95%之間 3） :近紅外窗口，透過率為 80% 4） :中紅外窗口，透過率為 60%70% 5） :熱紅外窗口，透過率為 80% 6） :微波窗口，透過率為 35%40% 7） :微波窗口，透過率為 50%70% 8） :微波窗口，透過率為 100% 四、輻射傳輸方程 輻射傳輸方程：從輻射源經(jīng)過大氣層到達(dá)傳感器的過程中電磁波能量變化的數(shù)學(xué)模型。 傳感器接收到的電磁波譜能量包括：太陽經(jīng)大氣衰減后照射地面，經(jīng)地物反射后，又經(jīng)大氣第二次衰減進(jìn)入傳感器的能量；地面物體本身輻射的能量經(jīng)大氣后進(jìn)入傳感器；大氣散射和大氣輻射的能量等。 太陽輻射照度 傳感器光譜 響應(yīng)系數(shù) Z1到 Z2區(qū)段大氣層的光學(xué)厚度 地物光譜反射率 與地物同溫度的黑體光譜輻射通量密度 地物的光譜發(fā)射率 大氣散射和輻射的能量 太陽天頂角 平臺高度 輻射 誤差 一、定義 進(jìn)入遙感器的輻射強(qiáng)度反映在圖像上就是
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