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Altum多光谱相机近地观测的辐射校正与波段配准

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Altum多光谱相机近地观测的辐射校正与波段配准

作者：代萌辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

作为除星载传感器之外的信息获取手段,近地多光谱遥感正在快速发展并服务于农业、林业、环境、生态、交通和产品质量等各领域日益增长的观测需求。各领域的应用需求推动了低空遥感观测平台和多光谱相机的快速发展,同时也迎来了新的数据... 详细信息

作为除星载传感器之外的信息获取手段,近地多光谱遥感正在快速发展并服务于农业、林业、环境、生态、交通和产品质量等各领域日益增长的观测需求。各领域的应用需求推动了低空遥感观测平台和多光谱相机的快速发展,同时也迎来了新的数据处理问题与挑战,尤其是在诸如作物病虫害和育种表型参数等近地观测更为突出。Altum作为近几年推出的性价比高、灵活便携的多光谱相机,是多波段CMOS分光式传感器的典型代表,已被广泛使用于无人机、观测架和手持式近地观测。该类型相机是多镜头成像,且各镜头光路相互独立,因此存在基于成像系统的辐射畸变和明显的波段漂移现象,尤其是近地观测时对数据影响更为明显。传统基于卫星遥感的辐射纠正方法多为大气校正减少气溶胶对辐射量的干扰,而鲜有讨论传感器自身带来的辐射扰动;波段配准也多以影像中同名控制点为基础辅以不同的插值模型来匹配两景或多景影像,而对于镜头畸变纠正不足。因此,本文以Altum多光谱相机为研究对象,针对其五个光学波段,探讨目前在近地遥感中被广泛应用的多CMOS分光式相机的辐射畸变校正和波段配准问题,主要研究内容与结论如下:(1)探讨Altum相机的相关参数,总结其在近地面的优势和不足。针对近地观测研究需求以及存在的问题,从观测样本、试验场地布设、数据采集方式三方面进行试验设计;通过考察实验场,设计一套完备的试验方案,为多套研究数据的采集提供保障。(2)通过分析CMOS传感器辐射特性及其近地面成像过程辐射的主要影响因素,设计Altum辐射畸变校正方案,通过耦合渐晕校正、行梯度校正、黑电平校正和传感器曝光与增益,实现对辐射畸变的综合订正;经定性和定量考察,结果表明,校正后的影像有效抑制了成像系统的辐射畸变,亮度均匀且对比度增强,波段1-5不同测距的校正精度平均值分别为4.59%、4.48%、4.29%、1.50%、和2.58%。(3)依据Altum相机各波段光路传输和成像模型,首先标定绿波段为参考波段,通过单镜头成像模型与多镜头间位置关系建立波段间坐标转换关系,并结合波段单应性建立多波段配准模型。对比实验表明,传统仅通过波段转换关系的配准,在近地遥感应用中残留不可忽略的误差,而本模型在观测高度低至7米时仍可达到小于0.5个像元的配准精度。该论文有图38幅,表13个,参考文献88篇。

关键词： Altum多光谱相机辐射校正波段配准波段转换模型单应性

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基于区域网平差的无人机影像辐射校正

基于区域网平差的无人机影像辐射校正

作者：彭万山武汉大学

学位级别：硕士

无人机遥感具有便捷、灵活、高效等的特点,近年来发展迅速,并被成功地应用于农业、表型研究及环境监测等领域。辐射校正能将传感器获得的无实际意义的数字量化值转化为具有物理意义的反射率数据,是无人机数据定量化应用的基础与前提。... 详细信息

无人机遥感具有便捷、灵活、高效等的特点,近年来发展迅速,并被成功地应用于农业、表型研究及环境监测等领域。辐射校正能将传感器获得的无实际意义的数字量化值转化为具有物理意义的反射率数据,是无人机数据定量化应用的基础与前提。随着定量化水平的提高,提供高精度的辐射校正数据以满足应用需求便显得尤为重要。无人机飞行高度低,单张影像范围有限,因此通常在一次飞行任务中采集成百上千张影像以覆盖目标区域,然后拼接以提取有用信息。然而,在无人机飞行过程中,光照、曝光时间等的变化,均会导致影像间存在一定程度的明暗差异。且随着无人机技术的进步,续航能力的提升,光照变化对无人机数据的影响会越来越明显。此外,由于传感器自身的原因,无人机影像会受暗角效应的影响,使得影像质量降低,从而为多张无人机影像的辐射校正带来挑战。针对以上问题,本文提出了一种辐射区域网平差算法以完成对多张无人机影像的辐射校正。本文的主要研究内容如下:(1)基于区域网平差理论,在考虑影像间明暗差异和影像内部暗角的情况下建立了辐射区域网平差模型,以实现多张无人机影像的辐射校正。实验结果表明,本文所提出的方法能够有效的对影像间的明暗差异及暗角进行补偿,获得具有良好视觉质量及辐射校正精度的拼接反射率影像。(2)探究分析影响辐射区域网平差校正精度的因素,包括采样窗口的大小、影像辐射连接点的数量、权重的设置、辐射控制点和暗角校正。实验结果表明采样窗口、辐射连接点的数量以及误差方程权重的设置对辐射区域网平差的校正精度影响较小,但是在对这些参数进行设置时,仍要依据研究区、实验数据等的特点选择一个较为合理的值。此外,辐射控制点及暗角校正对辐射区域网平差的校正精度有着较为明显的影响。分析这些因素对本文方法的影响,不仅能较为全面地理解本文方法的表现,还能以这些结果为基础,为该方法的实际使用提供推荐方案。

关键词：无人机辐射校正区域网平差明暗差异暗角校正

变化光环境下多光谱影像的辐射校正及玉米长势监测

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变化光环境下多光谱影像的辐射校正及玉米长势监测

作者：薛贝贝中国农业科学院

学位级别：硕士

掌握及时准确的长势信息是实现作物高产、高效、优质生产的关键,具有快速、无损、准确、灵活、成本低等优点的无人机多光谱遥感技术在作物监测领域发展迅速。光学传感器对变化光环境敏感,在大田条件下,天气及时间因素引起的变化光环境... 详细信息

掌握及时准确的长势信息是实现作物高产、高效、优质生产的关键,具有快速、无损、准确、灵活、成本低等优点的无人机多光谱遥感技术在作物监测领域发展迅速。光学传感器对变化光环境敏感,在大田条件下,天气及时间因素引起的变化光环境又不可避免,极大地限制了无人机多光谱系统在农业中的应用。本研究从辐射校正方法对变化光环境的消减,以及变化光环境(天气和时间)对玉米长势监测的影响两个方面开展,探索变化光环境对多光谱数据产生的影响及消除环境光影响的解决方案,为实现变化光环境下的作物监测提供理论支撑。主要研究结果如下:(1)本研究提出的实时辐射校正参考板(real-time CRP)方法校正后的固定地物反射率随着时间的变化最稳定,且和标准的地物反射率更接近。说明相比传统的下行光传感器(DLS)和预辐射校正参考板(pre-CRP)校正方法,real-time CRP校正方法在不同天气条件下具有更高的稳定性和准确性。(2)晴天条件下地上生物量、叶面积指数、冠层叶绿素含量和植被指数的相关系数分别在0.74、0.89、0.74左右;多云条件下地上生物量、叶面积指数冠层叶绿素含量和植被指数的相关系数分别在0.74、0.82、0.67左右。说明相比冠层叶绿素含量,玉米地上生物量和叶面积指数的监测受天气条件的影响更小。另外在不同天气条件下,玉米的TVI和EVI基本不变,NDVI、OSAVI、MSR、RVI、NDRE、CI和玉米实测参数的模型斜率基本不变,说明在多云天气条件下有通过数学方法实现作物精准监测的潜力。(3)拔节期玉米实测指标和9:00、12:00、15:00植被指数的相关系数分别在0.65,0.7,0.57左右,孕穗期玉米实测指标和9:00、12:00、15:00植被指数的相关系数分别在0.7,0.8,0.8左右;地上生物量、叶面积指数、冠层叶绿素含量和各时间、12:00、15:00植被指数的相关系数分别为9:00:0.62,0.62,0.57;12:00:0.67,0.70,0.72;15:00:0.57,0.57,0.5。说明时间影响玉米长势监测的准确性且12:00是最佳的监测时间;叶面积指数及地上生物量的监测受时间影响更小。综上,在变化光环境下,相比传统辐射校正方法本研究提出的real-time CRP方法具有更高的稳定性和准确性;在结构参数(叶面积指数和地上生物量)比生理参数(冠层叶绿素含量)的监测更准确。因此,在变化光环境下,采用real-time CRP辐射校正方法,并在作物结构参数的监测上其精度及准确性更高。

关键词：玉米多光谱监测辐射校正环境光变化

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星载波束扫描合成孔径雷达距离辐射校正研究

电波科学学报 2014年第1期29卷 165-168,200页

作者：魏杰周荫清陈后金北京交通大学电子信息工程学院北京100044 北京航空航天大学电子信息工程学院北京100191

针对星载波束扫描合成孔径雷达(Scanning Synthetic Aperture Radar,ScanSAR)图像具有的波束边界条带现象,研究了这种不均匀现象的产生机理和校正技术,分析了卫星姿态误差对校正技术的影响,推导并建立了图像距离向增益的数学模型,提出... 详细信息

针对星载波束扫描合成孔径雷达(Scanning Synthetic Aperture Radar,ScanSAR)图像具有的波束边界条带现象,研究了这种不均匀现象的产生机理和校正技术,分析了卫星姿态误差对校正技术的影响,推导并建立了图像距离向增益的数学模型,提出了星载ScanSAR精确波束边界条带现象校正对横滚角估计精度的要求,为合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)卫星总体分析与设计提供了理论依据.计算机仿真验证了理论分析的正确性和实现方法的可行性.

关键词：星载ScanSAR 横滚角辐射校正

6S辐射校正与像元分解结合提高苹果树花期冠层反射率反演精度

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农业工程学报 2012年第9期28卷 96-102页

作者：王凌赵庚星朱西存董芳王瑞燕山东农业大学资源与环境学院泰安271018 济南大学城市发展学院济南250022

为了获取近似真实的苹果树冠层反射率,该文以山东省栖霞市为研究区,应用DEM数据和6S辐射传输模型,对苹果树花期TM影像进行辐射校正、混合像元分解,获取26个果园苹果树冠层反演反射率,将反演结果与相同时段地面实测冠层反射率以及表观反... 详细信息

为了获取近似真实的苹果树冠层反射率,该文以山东省栖霞市为研究区,应用DEM数据和6S辐射传输模型,对苹果树花期TM影像进行辐射校正、混合像元分解,获取26个果园苹果树冠层反演反射率,将反演结果与相同时段地面实测冠层反射率以及表观反射率、表观—像元分解反射率进行比较,分析了反演效果及精度。结果表明,地表反演反射率有效减弱了地形和大气的影响,恢复了阴影处的地物,影像清晰度明显提高;苹果树冠层反演反射率样本平均值误差较表观、表观—像元分解、地表反演3类反射率小,与实测值的相关系数提高,而且样本间变化趋势与实测值基本一致。此反演方法具有一定可行性,对于苹果树冠层反射率和苹果园管理基础数据获取与应用具有积极意义,也可为其他农业遥感反演研究及应用提供借鉴。

关键词：遥感反射率像元辐射校正混合像元分解 TM影像 6S模型苹果树花期冠层

Landsat TM数据不同辐射校正方法对土地覆盖遥感分类的影响

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遥感学报 2014年第2期18卷 320-334页

作者：陈趁新胡昌苗霍连志唐娉中国科学院遥感与数字地球研究所北京100101 中国科学院空间应用工程与技术中心北京100094

本文主要是探索Landsat TM数据不同辐射校正方法对土地覆盖遥感分类的影响。介绍了使用的3种不同辐射校正方法(ATCOR3、FLAASH以及查找表)和两种分类算法。在分类实验部分,根据样本的地理坐标在3景校正影像中分别采集训练样本并训练各... 详细信息

本文主要是探索Landsat TM数据不同辐射校正方法对土地覆盖遥感分类的影响。介绍了使用的3种不同辐射校正方法(ATCOR3、FLAASH以及查找表)和两种分类算法。在分类实验部分,根据样本的地理坐标在3景校正影像中分别采集训练样本并训练各自的分类器,并交叉用于其他辐射校正影像的土地覆盖遥感分类。实验结果表明:(1)用于分类器训练的样本采集自待分类影像时的分类精度明显高于采集自其他影像的分类精度;(2)3种辐射校正影像的分类结果存在差异,其中使用ATCOR3和FLAASH方法校正后影像的分类结果有更相近的精度;(3)辐射校正对分类类别的影响不同,其中对森林类型影响最大,对裸地等其他类别影响相对较小。

关键词：辐射校正 Landsat TM MLC SVMs 土地覆盖遥感分类精度评价

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基于无人机平台的GF-1卫星影像辐射校正

基于无人机平台的GF-1卫星影像辐射校正

作者：任杰龚龑方圣辉彭漪彭万山杨凯丽袁宁鸽武汉大学遥感信息工程学院武汉大学遥感农作物表型实验室

针对无均匀定标场条件下卫星影像辐射校正的地物目标非均一性难题,提出了一种无人机平台辅助下的卫星影像辐射校正方法。该方法充分利用无人机平台空间分辨率高、灵活方便、飞行成本低等特点,通过无人机完成地面反射率数据采集、地表BRD... 详细信息

针对无均匀定标场条件下卫星影像辐射校正的地物目标非均一性难题,提出了一种无人机平台辅助下的卫星影像辐射校正方法。该方法充分利用无人机平台空间分辨率高、灵活方便、飞行成本低等特点,通过无人机完成地面反射率数据采集、地表BRDF特性观测、地面几何信息校准,利用光谱响应转换和空间尺度转换进行星上辐亮度模拟,实现遥感影像辐射定标和大气校正。在无定标场条件下的实验中,我们对GF-1 WFV传感器做了辐射校正,模拟反射率相对误差精度可达8%,取得了优于传统地面反射率基法和星载传感器辅助校正法的结果精度。

关键词：辐射校正无人机辐亮度模拟非均一地表

来源： cnki会议评论

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无人机多光谱影像的几何与辐射校正

天津师范大学学报（自然科学版） 2021年第2期41卷 65-73页

作者：冯晨阳梁玉斌张虎何龙孔祥玉宋恩辉崔铁军天津师范大学地理与环境科学学院天津300387

为了使无人机多光谱影像能够真实地反映地面目标的光谱特征和实际地理位置,需要对无人机多光谱影像进行几何与辐射校正.结合摄影测量方法和经验线性定标法对多光谱影像进行几何与辐射校正,并基于地面实测数据对几何与辐射校正精度进行评... 详细信息

为了使无人机多光谱影像能够真实地反映地面目标的光谱特征和实际地理位置,需要对无人机多光谱影像进行几何与辐射校正.结合摄影测量方法和经验线性定标法对多光谱影像进行几何与辐射校正,并基于地面实测数据对几何与辐射校正精度进行评价.结果表明:基于上述方法处理后的无人机多光谱遥感影像与地面实测数据一致性良好.基于摄影测量方法处理的影像在水平方向的定位精度为0.2 m,高程方向的定位精度为0.4 m,成果满足1∶500比例尺成图要求.基于经验线性定标法处理的无人机多光谱影像在大多数波段的可决系数大于0.9,成果可用于地物分类和植被识别等定量反演研究.

关键词：无人机多光谱影像几何校正辐射校正

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遥感影像融合与辐射校正顺序关系探讨

福州大学学报（自然科学版） 2017年第6期45卷 833-839页

作者：高永刚周文静徐涵秋福州大学环境与资源学院福建福州350116 福州大学遥感信息工程研究所福建福州350116

以Landsat-7 ETM+、SPOT-5、IKONOS和EO-1 ALI四种遥感影像为数据源,采用多种辐射校正模型和Pansharp融合算法对遥感影像融合和辐射校正先后关系进行探讨,并利用GVI、ERGAS和CC三个评价指标对获得融合后影像从光谱保真度和高频信息融入... 详细信息

以Landsat-7 ETM+、SPOT-5、IKONOS和EO-1 ALI四种遥感影像为数据源,采用多种辐射校正模型和Pansharp融合算法对遥感影像融合和辐射校正先后关系进行探讨,并利用GVI、ERGAS和CC三个评价指标对获得融合后影像从光谱保真度和高频信息融入度两个方面进行定量评价.实验表明,影像融合与辐射校正的先后顺序对所获得融合影像高频信息融入度无影响,但易引起光谱保真度差异.

关键词：影像融合辐射校正反射率 Pansharp算法