遥感影像数据预处理 (1)讲解

《农业装备物联网技术》机电工程学院第六章农业遥感物联网技术与应用务本崇实修德精业6.2.1遥感影像数据预处理6.2信息处理及网络传输6.2.1遥感影像数据预处理6.2.1遥感影像数据预处理遥感数据的预处理是农业遥感应用的基础。在遥感成像时，由于各种因素的影响，住得遥感图像存在一定的几何畸变和辐射量失真的现象，这些畸变与失真影响了图像的质量，在应用时必须消除。预处理是遥感应用的第一步，也是非常重要的一步。目前的技术也非常成熟，大多数的商业化软件都具备这方面的功能。6.2.1遥感影像数据预处理在定量化研究中，需要将空中遥感器接收到的电磁波能量信号直接与地物光谱仪接收到的电磁波能量信号及地物的物理特征联系起来加以分析研究，这就需要对遥感器进行定标。遥感器定标是指建立遥感器每个探测元件所输出信号的数值与该探测器对应像元内的实际地物辐射亮度值之间的关系，将遥感器记录的灰度值转换为遥感器入瞳处\大气顶层的辐射值。6.2.1遥感影像数据预处理遥感器的定标是遥感数据定量化处理中最基本的环节，其定标精度直接影响到遥感数据的可靠性，也关系到遥感应用产品的通用性。遥感器的定标包括实验室定标和星上(机上)定标，其中遥感器实验室定标主要包括光谱定标与辐射定标两部分;星上定标又称为在轨定标或飞行定标，其内容和作用与实验室定标类似，对仪器的光谱特征和绝对辐射特性加以标定，用于对星上获取的数据进行校正。6.2.1遥感影像数据预处理对遥感器本身进行定标是标定其接收到的电磁波信号与其量化的数字信号之间的数量关系，但是，遥感器获取的遥感图像必须经过大气层，受到大气分子、气溶胶、云粒子、水汽等大气成分的吸收和散射的影响，而大气中的水汽和气溶胶含量具有很大的时空变换特性，其结果是目标反射辐射能量被衰减，空间分布被改变，部分与目标物无关的大气散射辐射进入遥感器视场，因此，对于已经经过定标的遥感影像还必须经过大气校正才可以得到地表目标的真实信息。6.2.1遥感影像数据预处理因此，从遥感图像中反演地物的反射光谱必须消除大气对图像的影响。遥感图像的大气校正有两类方法，其一是建立在对图像的统计量上的方法，其二是基于大气传输理论的方法。6.2.1遥感影像数据预处理辐射校正分为辐射定标和大气校正两部分。辐射校正是消除非地物变化所造成的图像辐射值改变的有效方法，按照校正后的结果可以分为两种，绝对辐射校正方法和相对辐射校正。6.2.1遥感影像数据预处理前者是将遥感图像的DN值(像素值)转换为真实地表反射率的方法，它不仅需要获取影像过境时的地表测量数据，而且需考虑地形起伏等变化因素来校正传感器和大气的影响，这类方法一般都比较复杂，目前大多数遥感图像都无法满足上述条件。相对辐射校正是将一图像作为参考图像，调整另一图像的DN值，使两时相的影像上同名的地物具有相同的DN值，这个过程也可称其多时相遥感图像的光谱归一化。6.2.1遥感影像数据预处理这样通过分析不同时相遥感图像上的辐射值差异来实现对变化的监测。因此，相对辐射校正就是要使相对稳定的同名地物的辐射值在不同的时相图像上保持一致，以完成地物动态变化的遥感动态监测。辐射校正流程见图6.4。6.2.1遥感影像数据预处理6.2.1遥感影像数据预处理无论是航空获取的遥感图像还是航天获取的遥感图像，都因为遥感器自身和成像条件等因素导致图像有很大的几何变形。为了使遥感图像上记录的地物的辐射量和地面真实目标一一对应起来，必须对遥感图像进行精确的几何校正。6.2.1遥感影像数据预处理几何校正就是利用-系列控制点，根据计算模型对遥感数据与标准图像或地图进行几何整合的过程。一般来讲，几何校正是基于遥感器物理和概念模型，并在地面控制点的辅助下实现的。几何校正的一般过程如图6.5所示。6.2.1遥感影像数据预处理6.2.1遥感影像数据预处理一般来说，根据经过以上遥感影像的预处理之后，用户可根据需要进行图像融合、图像镶嵌、图像裁剪等操作。图像融合就是将低空间分辨率的多光谱分辨率图像或高光谱分辨率数据与高空间分辨率的单波段图像重采样，生成一幅高分辨率多光谱影像的遥感处理技术。通过这种处理使得得到的图像既有较高的空间分辨率又有较高的光谱分辨率。6.2.1遥感影像数据预处理典型的影像融合方法有IHS(intensity，hueandsaturation)变换、Brovey方法、主成分变换方法等。其中HIS彩色空间变换融合是指首先将图像分解成亮度I、色调H和饱和度S，然后用全色波段影像灰度1，并进行反变换，其具体的步骤见图6.6。6.2.1遥感影像数据预处理6.2.1遥感影像数据预处理主成分变换是遥感数字影像处理中运用比较广泛的一种算法，是在统计特征基础上的多维数