基于BRDF模型的HyMap高光谱影像辐射畸变校正方法研究

作     者：刘文良 

作者单位：中国地质大学(北京) 

学位级别：硕士

导师姓名：申维;于峻川

授予年度：2017年

学科分类：0810[工学-信息与通信工程] 08[工学] 081002[工学-信号与信息处理] 

主      题：辐射失真 HyMap BRDF 影像无缝拼接 西北地区 

摘      要：在遥感影像获取的过程中,由于多种原因,使得影像存在不同程度的辐射失真,这使得同一地物在影像上的灰度存在差异,严重影响了图像的质量和后期的应用。产生辐射失真的原因有很多,比如传感器的光谱响应特性、大气条件、地形起伏、光照情况以及地物本身的反射特性等。对于本文所采用的HyMap数据而言,由于成像光谱仪的工作平台和工作方式的特点,航带内各像元的传感器观测角和航带间像元的太阳入射角差异很大,在相同地理范围内相对于航天平台的卫星影像来说辐射失真也更为明显,反映在影像上是灰度分布存在较大差异,进行拼接时会出现明显的拼接接缝。本文的目的是对这种辐射失真进行逐像元校正,补偿影像的色调差异,并生成无缝拼接的数据产品。文中仅针对因太阳天顶角和传感器观测角不同造成的HyMap影像的辐射失真问题进行研究,这种既与观测方向有关又与入射方向有关的特性称为二向性反射。随着多角度遥感和定量遥感的发展,目前,针对二向反射特性建立起来的BRDF模型有数十种之多。结合国内外前人对该问题的研究探索、研究区的地貌以及HyMap数据的特点,本文对半经验的Lommel＿Seeliger模型和Kennedy经验模型进行了研究,利用东天山地区的HyMap影像完成了两种模型的构建,并利用甘肃营毛沱地区的HyMap影像对改进的Kennedy经验模型进行了适用性验证。主要结论如下:（1）半经验的Lommel＿Seeliger模型本是用于月表影像光度校正的一种模型方法,该模型能够在一定程度上校正HyMap影像的辐射失真,但是模型应用到地表数据中还存在一些问题。（2）Kennedy经验模型经过改进后,能够较好的处理影像的辐射失真。通过影像镶嵌结果、同名点像元辐射亮度光谱曲线等方面来看,改进Kennedy经验模型的校正效果要优于半经验的Lommel＿Seeliger模型。（3）改进Kennedy模型在甘肃营毛沱地区的验证结果表明该模型不仅能够校正影像成像过程中出现的辐射畸变,消除原多航带影像拼接的接缝现象。而且,利用这个模型进行的处理工作能够保留影像像元的光谱吸收和反射特征,并且该项工作有利于矿物信息的提取。