第四章 遥感图像的校正
1-2 遥感图像的辐射校正
直方图最小值去除法
一般来说由于程辐 射度主要来自米氏散射, 其散射强度随波长的增 大而减小,到红外波段 也有可能接近于零。
1-2 遥感图像的辐射校正
直方图最小值去除法
具体校正方法十分简单,首先确定条件满 足,即该图像上确有辐射亮度或反射亮度应为 零的地区,则亮度最小值必定是这一地区大气 影响的程辐射度增值。校正时,将每一波段中 每个像元的亮度值都减去本波段的最小值。使 图像亮度动态范围得到改善,对比度增强,从 而提高了图像质量。
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 公式计算法需知道具体天气条件下大
气路径辐射率等参数 野外波谱测试回归分析法需要到野外
进行与陆地卫星同步的一致测试 这些与波段对照法相比,都相对困难,
因此,我们一般采用波段对照法。
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 波段对照法大气粗略校正的一般方法: 1)直方图最小值去除法 2)回归分析法
1-3 遥感图像的几何畸变
遥感影像几何变形的原因
➢遥感器的内部畸变:由遥感器结构引起的畸变。 ➢遥感平台位置和运动状态变化的影响 ➢地形起伏的影响 ➢地球表面曲率的影响 ➢大气折射的影响 ➢地球自转的影响
1-3 遥感图像的几何畸变
遥感影像几何变形的原因
➢ 遥感平台位置和运动状态变化的影响 无论是卫星还是飞机,运动过程中都会
1-2 遥感图像的辐射校正
利用遥感器观测目标物辐射或反射的电磁能 量时,从遥感器得到的测量值与目标物的光谱反 射率或光谱辐射亮度等物理量是不一致的。为了 正确评价目标物的反射特性及辐射特性,必须消 除这些失真——辐射校正。
1、辐射校正的概念:
辐射校正(Radiometric Correction) 是指消除图像数据中依附在辐射亮度中的各
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 大气粗略校正一般有三种方法: 1)公式计算法(Formula) 2)野外波谱测试回归分析法 (Spectrum Test Regression Analysis ) 3)波段对照法 (Waveband Comparison)
1-2 遥感图像的辐射校正
是清除卫星遥感图象在大气传输中所引 起的退化因素的一种图像处理方法。
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正
精确的大气校正公式需要找出每个 波段像元亮度值与地物反射率的关系。 为此需得到卫星飞行时的大气参数。如 果不通过特别的观测,一般很难得到这 些数据,所以,常常采用一些简化的处 理方法——粗略校正,只去掉主要的大 气影响,使图像质量满足基本要求。
第二节 遥感图像的校正
这些畸变和失真影响了遥感图像的分析与应用,因此, 必须进行消除——图像恢复。
图像恢复(Image Restoration)——— 又叫图像复原, 是指改正或补偿在成像过程中造成的辐射失真、系统噪声 和随机噪声、几何畸变以及高频信息的损失。
图像恢复主要包括: 辐射校正(Radiometric Correction) 几何校正(Geometric Correction) 几何配准(Geometric Registration)
2、颜色的性质:
所有颜色都是对某段波长有选择地反射而对其他波长吸 收的结果。 颜色的性质由明度、色调、饱和度来描述。
(1)明度:是人眼对光源或物体明亮程度的
感觉。 物体反射率越高,明度就越高。
(2)色调:是色彩彼此相互区分的特性。
(3)饱和度:是色彩纯洁的 程度,即光谱中
波长段是否窄,频率是否单一的表示。3、颜色立体(1)颜色立:中间垂直轴代表明度 ;中间水平
面的圆周代表色调;圆周上的半径大小代表饱和度。
(2)孟赛尔颜色立体:中轴代表无色彩的明度
等级;在颜色立体的水平剖面上是色调;颜色历代中 央轴的水平距离代表饱和度的变化。
二、加色法与减色法
1. 颜色相加原理
① 三原色:若三种颜色,其中的任一种 都不能由其余二种颜色混合相加产生, 这三种颜色按一定比例混合,可以形 成各种色调的颜色,则称之为三原色。 红、绿、蓝。
1-2 遥感图像的辐射校正
回归分析法
假定某红外波段,不存在程辐射为主的 大气影响,且亮度增值最小,接近于零,设 为波段a。现需要找到其他波段相应的最小 值,这个值一定比a波段的最小值大一些, 设为波段b,分别以a,b波段的像元亮度值 为坐标,作二维光谱空间,两个波段中对应 像元在坐标系内用一个点表示。由于波段之 间的相关性,通过回归分析在众多点中一定 能找到一条直线与波段b的亮度Lb轴相交, 且
1-4 遥感图像的几何校正 Geometric Correction of RS Image
1-5 遥感图像的配准 Geometric Registration of RS Image
1-1 数字图像及其直方图
1. 数字图像:遥感数据有光学图像和数据图像
之分。数字图像是能被计算机存储、处理和使用 的用数字表示的图像。
2. 数字化:将连续的图像变化,作等间距的抽
样和量化。通常是以像元的亮度值表示。 数字量 和模拟量的本质区别:连续变量,离散变量。
3. 数字图像的表示:矩阵函数
4. 数字图像直方图:以每个像元为单位,表示图像中
各亮度值或亮度值区间像元出现的频率的分布图。
5. 直方图的作用:直观地了解图像的亮度值分布范围、
种失真的过程。
1-2 遥感图像的辐射校正
一、遥感图像的辐射误差主要有三个因素
传感器的光电变换 (…) 大气的传影感响器(在…光) 电变换的过程中,对各波段的灵 光敏照度地条是物件有((差目…异标) 的物,)也的就辐是射说(,反传射感)器经对过各大波气段层的时, 光传与接度角大 降谱感光、气 低器响地照层 地的应面条光 发 物是坡件生 的学不度的散 辐镜等同不,射射头的同都也的作能,会会用量非由引引和,均此起起吸引匀造辐辐性收起射成射的作辐,辐畸畸用射会射变变。畸引畸,。如起 吸 变变太收 。边。阳作 散缘另高用 射减外光 直 作,, 也用除会降造低成地图物像的辐辐射射的能畸量变外。,大气散射的部分辐 射还会进入传感器,直接叠加在目标地物的辐射 能量之中,成为目标地物的噪声,降低了图像的 质量。
遥感影像几何变形的原因
➢ 遥感平台位置和运动状态变化的影响
-航速:卫星的椭圆轨道本身就导致 了卫星飞行速度的不均匀,其他因素 也可导致遥感平台航速的变化。航速 快时,扫描带超前,航速慢时,扫描 带滞后,由此可导致图像在卫星前进 方向上(图像上下方向)的位置错动。
由于种种原因产生飞行姿势的变化从而引起影 像变形。
-航高:当平台运动过程中受到力学因 素影响,产生相对于原标准航高的偏离, 或者说卫星运行的轨道本身就是椭圆的。 航高始终发生变化,而传感器的扫描视 场角不变,从而导致图像扫描行对应的 地面长度发生变化。航高越向高处偏离, 图像对应的地面越宽。
1-3 遥感图像的几何畸变
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正 由传感器、太阳高度或地形等因素引起
的误差,一般在数据生产过程中由生产单位 根据传感器参数进行校正,而不需要用户进 行自行处理。
用户一般应该考虑的是大气引起的辐射 畸变。
1-2 遥感图像的辐射校正
由大气的散射和吸收引起的辐射校正
进入大气 的太阳辐射会 发生反射、折 射、吸收、散 射和透射。其 中对传感器接 收影响较大的 是吸收和散射。
Lb La
1-2 遥感图像的辐射校正 回归分析法
Lb La
1-2 遥感图像的辐射校正
回归分析法
是斜率:
_
_
( La La )( Lb Lb )
_
( La La ) 2
和 分别为a、b波段亮度的平均值。
_
_
La 是L波b 段a中的亮度为0处波段b中所具有的亮度。可以认
为就是波段b的程辐射度。校正的方法是将波段b中每
② 互补色:若两种颜色混合产生白色或 灰色,这两种颜色就称为互补色。黄 和蓝、红和青、绿和品红。
③ 色度图:可以直观地表现颜色相加的 原理,更准确地表现颜色混合的规律.
2、颜色相减原理
减色过程:白色光线先后通过两块滤光片的过程. 颜色相减原理:当两块滤光片组合产生颜色混合
时,入射光通过每一滤光片时都减掉一部分辐射,最后 通过的光是经过多次减法的结果.
1-2 遥感图像的辐射校正 直方图最小值去除法
数字图像
直方图
1-2 遥感图像的辐射校正 直方图最小值去除法
基本思想在于一幅图像中总可以找到某 种或某几种地物,其辐射亮度或反射率接近0, 例如,地形起伏地区山的阴影处,反射率极低 的深海水体处等,这时在图像中对应位置的像 元亮度值应为0。实测表明,这些位置上的像 元亮度不为零。这个值就应该是大气散射导致 的程辐射度值。
个像元的亮度值减去 ,来改善图像,去掉程辐射。
同理依次完成其他波段的校正。
辐射校正的例子
1-3 遥感图像的几何畸变
当遥感图像在几何位置上发生了变化,产生 诸如行列不均匀,像元大小与地面大小对应不准 确,地物形状不规则变化等畸变时,即说明遥感 影像发生了几何畸变。
遥感影像的总体变形(相对于地面真实形态 而言)是平移、缩放、旋转、偏扭、弯曲及其他 变形综合作用的结果。产生畸变的图像给定量分 析及位置配准造成困难,因此遥感数据接收后, 首先由接收部门进行校正,这种校正往往根据遥 感平台、地球、传感器的各种参数进行处理。而 用户拿到这种产品后,由于使用目的不同或投影 及比例尺的不同,仍旧需要作进一步的几何校正。
峰值的位置、均值以及亮度值分布的离散程度。直方图的 曲线可以反映图像的质量差异。
✓ 正态分布:反差适中,亮度分布均匀,层次丰富,图
像质量高。
✓ 偏态分布:图像偏亮或偏暗,层次少,质量较差。