《農(nóng)業(yè)裝備物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)》機(jī)電工程學(xué)院第六章農(nóng)業(yè)遙感物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)與應(yīng)用務(wù)本崇實(shí)修德精業(yè)6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理6.2信息處理及網(wǎng)絡(luò)傳輸6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理遙感數(shù)據(jù)的預(yù)處理是農(nóng)業(yè)遙感應(yīng)用的基礎(chǔ)。在遙感成像時(shí)，由于各種因素的影響，住得遙感圖像存在一定的幾何畸變和輻射量失真的現(xiàn)象，這些畸變與失真影響了圖像的質(zhì)量，在應(yīng)用時(shí)必須消除。預(yù)處理是遙感應(yīng)用的第一步，也是非常重要的一步。目前的技術(shù)也非常成熟，大多數(shù)的商業(yè)化軟件都具備這方面的功能。6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理在定量化研究中，需要將空中遙感器接收到的電磁波能量信號(hào)直接與地物光譜儀接收到的電磁波能量信號(hào)及地物的物理特征聯(lián)系起來加以分析研究，這就需要對(duì)遙感器進(jìn)行定標(biāo)。遙感器定標(biāo)是指建立遙感器每個(gè)探測(cè)元件所輸出信號(hào)的數(shù)值與該探測(cè)器對(duì)應(yīng)像元內(nèi)的實(shí)際地物輻射亮度值之間的關(guān)系，將遙感器記錄的灰度值轉(zhuǎn)換為遙感器入瞳處\大氣頂層的輻射值。6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理遙感器的定標(biāo)是遙感數(shù)據(jù)定量化處理中最基本的環(huán)節(jié)，其定標(biāo)精度直接影響到遙感數(shù)據(jù)的可靠性，也關(guān)系到遙感應(yīng)用產(chǎn)品的通用性。遙感器的定標(biāo)包括實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)和星上(機(jī)上)定標(biāo)，其中遙感器實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)主要包括光譜定標(biāo)與輻射定標(biāo)兩部分;星上定標(biāo)又稱為在軌定標(biāo)或飛行定標(biāo)，其內(nèi)容和作用與實(shí)驗(yàn)室定標(biāo)類似，對(duì)儀器的光譜特征和絕對(duì)輻射特性加以標(biāo)定，用于對(duì)星上獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行校正。6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理對(duì)遙感器本身進(jìn)行定標(biāo)是標(biāo)定其接收到的電磁波信號(hào)與其量化的數(shù)字信號(hào)之間的數(shù)量關(guān)系，但是，遙感器獲取的遙感圖像必須經(jīng)過大氣層，受到大氣分子、氣溶膠、云粒子、水汽等大氣成分的吸收和散射的影響，而大氣中的水汽和氣溶膠含量具有很大的時(shí)空變換特性，其結(jié)果是目標(biāo)反射輻射能量被衰減，空間分布被改變，部分與目標(biāo)物無關(guān)的大氣散射輻射進(jìn)入遙感器視場(chǎng)，因此，對(duì)于已經(jīng)經(jīng)過定標(biāo)的遙感影像還必須經(jīng)過大氣校正才可以得到地表目標(biāo)的真實(shí)信息。6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理因此，從遙感圖像中反演地物的反射光譜必須消除大氣對(duì)圖像的影響。遙感圖像的大氣校正有兩類方法，其一是建立在對(duì)圖像的統(tǒng)計(jì)量上的方法，其二是基于大氣傳輸理論的方法。6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理輻射校正分為輻射定標(biāo)和大氣校正兩部分。輻射校正是消除非地物變化所造成的圖像輻射值改變的有效方法，按照校正后的結(jié)果可以分為兩種，絕對(duì)輻射校正方法和相對(duì)輻射校正。6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理前者是將遙感圖像的DN值(像素值)轉(zhuǎn)換為真實(shí)地表反射率的方法，它不僅需要獲取影像過境時(shí)的地表測(cè)量數(shù)據(jù)，而且需考慮地形起伏等變化因素來校正傳感器和大氣的影響，這類方法一般都比較復(fù)雜，目前大多數(shù)遙感圖像都無法滿足上述條件。相對(duì)輻射校正是將一圖像作為參考圖像，調(diào)整另一圖像的DN值，使兩時(shí)相的影像上同名的地物具有相同的DN值，這個(gè)過程也可稱其多時(shí)相遙感圖像的光譜歸一化。6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理這樣通過分析不同時(shí)相遙感圖像上的輻射值差異來實(shí)現(xiàn)對(duì)變化的監(jiān)測(cè)。因此，相對(duì)輻射校正就是要使相對(duì)穩(wěn)定的同名地物的輻射值在不同的時(shí)相圖像上保持一致，以完成地物動(dòng)態(tài)變化的遙感動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)。輻射校正流程見圖6.4。6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理無論是航空獲取的遙感圖像還是航天獲取的遙感圖像，都因?yàn)檫b感器自身和成像條件等因素導(dǎo)致圖像有很大的幾何變形。為了使遙感圖像上記錄的地物的輻射量和地面真實(shí)目標(biāo)一一對(duì)應(yīng)起來，必須對(duì)遙感圖像進(jìn)行精確的幾何校正。6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理幾何校正就是利用-系列控制點(diǎn)，根據(jù)計(jì)算模型對(duì)遙感數(shù)據(jù)與標(biāo)準(zhǔn)圖像或地圖進(jìn)行幾何整合的過程。一般來講，幾何校正是基于遙感器物理和概念模型，并在地面控制點(diǎn)的輔助下實(shí)現(xiàn)的。幾何校正的一般過程如圖6.5所示。6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理一般來說，根據(jù)經(jīng)過以上遙感影像的預(yù)處理之后，用戶可根據(jù)需要進(jìn)行圖像融合、圖像鑲嵌、圖像裁剪等操作。圖像融合就是將低空間分辨率的多光譜分辨率圖像或高光譜分辨率數(shù)據(jù)與高空間分辨率的單波段圖像重采樣，生成一幅高分辨率多光譜影像的遙感處理技術(shù)。通過這種處理使得得到的圖像既有較高的空間分辨率又有較高的光譜分辨率。6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理典型的影像融合方法有IHS(intensity，hueandsaturation)變換、Brovey方法、主成分變換方法等。其中HIS彩色空間變換融合是指首先將圖像分解成亮度I、色調(diào)H和飽和度S，然后用全色波段影像灰度1，并進(jìn)行反變換，其具體的步驟見圖6.6。6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理6.2.1遙感影像數(shù)據(jù)預(yù)處理主成分變換是遙感數(shù)字影像處理中運(yùn)用比較廣泛的一種算法，是在統(tǒng)計(jì)特征基礎(chǔ)上的多維數(shù)