【RS|概念】辐射校正和几何纠正

参考韦玉春遥感数字图像处理课程

1、辐射校正

原因：辐射失真（辐射误差）

影像因素：大气、传感器性能、太阳位置和角度、地面相邻效应

辐射传输过程中的干扰因素：

• 大气分子及气溶胶的瑞利散射和米氏散射
• 表面因素的贡献
• 地形因素的贡献
• 太阳辐射光谱的影响

流程：

校正内容：（像元值）

1、系统辐射校正（用户数据产品已完成）

• 光学镜头的非均匀性引起
• 条纹
• 灰度的不一致
• 错位，扫描行缺失

2、传感器端的辐射校正（大气顶面校正）

• 图像灰度级转为辐亮度
  

L（辐亮度）=G（增益）×DN/(8位量化)+B（偏置）

3、大气校正

• 大气对遥感图像的影响：
  大气散射造成图像的对比度降低
• 目的：消除大气散射的影响
• 类别：
  （1）绝对大气校正
  （2）相对大气校正
  （3）基于模型的校正
• 需要大气校正的情况：
  （1）大气透明度差而且不均一
  （2）大气中的水汽含量高
  （3）低海拔地区（3000米以上不考虑）
  （4）相对高差变化大的地形区域
  （5）不同时段图像的联合处理
• 方法：
  （1）散射校正方法（基于暗像元、基于近红外波段、基于直方图、基于已知亮暗目标）

• 基于暗像元：深的清洁水体、山体或云的阴影、大面积的阔叶林、其他低反射率的地物
• 基于近红外波段：大气散射的影响主要在短波波段（可见光），红外波段中清洁水体几乎不影响，反射率应当为0.散射使得水体的反射率不等于0，多余的值来自于天空散射的贡献。
  
• 各个波段减去其最小亮度值（或阴暗地区的平均亮度值）（只适合一景图像）
  
• 基于已知亮暗目标
  

（2）内部平均法

优点：可消除地形阴影和其他整体亮度的差异
缺点：基于假设地面变化是充分异构的，若假设不成立，得到的反射光谱会有虚假性。

（3）平场域法

平场：一块面积大、亮度高、光谱响应曲线变化平缓的区域。

假设条件：区域的平均光谱没有明显的吸收特征；区域辐射光谱主要反映的是当时大气条件下的太阳光谱

（4）基于模型的校正

4、地表校正

• 太阳辐射校正
  
• 地形校正（地形方位和地形坡度导致的辐射差异）
  

2、几何纠正、几何精纠正

几何纠正

概念：把具有定位精度的不同传感器图像、地图或其他数据集中的相同地物精确地匹配、叠加在一起的图像处理。

类别：

• 绝对几何纠正
• 相对几何纠正（图像匹配）
  
  
  

意义：

原因:几何误差
误差：

影响因素：遥感系统、电磁辐射况

校正内容：（像素的位置）

纠正模型：

局限：不能完全消除误差，仅仅是减少误差

几何精纠正

步骤：

地图投影和坐标

• 控制点的地理坐标和地图投影的要求必须保持一致
• 坐标单位：米

地面控制点：

• 来源：地形图、现场实测

• 控制点特征：容易分辨、相对稳定、特征明显的位置
  

• 控制点数目：k阶多项式控制点最少数目为（k+1）(k+2)/2（一般要大于最低数，中空间分辨率图像多选取20-30个）

• 控制点分布：均匀遍布工作地区

重采样：

• 最近邻重采样
  
• 双线性内插重采样（4个）
  
• 三次卷积内插重采样（16个）
  

误差评定

• 几何纠正过程中GPC误差不代表纠正后图像的误差

• 图像几何纠正误差需要利用参考图坐标与纠正后图像的坐标来计算

• 误差统计指标：RMS、x和y方向上距离的最大误差最小误差平均误差和标准差（尽可能小，分布均匀）

• 反射率=接收能量/入射能量
  （接受能量来自地表、入射能量来自太阳）
• 辐亮度（L)：沿辐射方向、单位面积、单位立体角、单位波长上的辐射通量。（辐射通量：单位时间通过某一表面的辐射能量）