大气对遥感卫星图像品质的影响分析

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1、42航天返回与遥感SPACECRAfTI’RECOVERY&RFMOTESENSING第32卷第2期2011年4月大气对遥感卫星图像品质的影响分析何红艳杨居奎齐文雯(北京空间机电研究所。北京100076)摘要影响遥感卫星图像品质的因素很多，其中包括成像条件中的大气辐射。文章根据遥感成像理论分析了大气辐射对遥感卫星图像品质的影响，计算了大气背景及大气对图像层次和图像对比度的影响。最后，结合遥感相机的特点，给出了减少大气影响、提高图像品质的建议。关键词大气辐射图像品质影响分析航天遥感中图分类号：聊51文献标

2、识码：A文章编号：1009—8518(2011)02—0042—06AnalysisofAtmosphere’SInfluenceonImageQualityofRemoteSatelliteHeHongyanYangJukuiQiWenwen(BeijingInstituteofSpaceMechanics＆Electricity，Beijing100076，China)AbstractAccordingtoimagingtheory，thepaperintroducestheanalysisofat

3、mosphere’Sinfluenceontheimagequalityofremotesatellite，whichincludestheatmospherebackground’Sinfluenceontheimage’Slevelsandcontrast．Basedonthefeaturesofremotesensor，thesuggestionabouthowtoreducetheatmosphere’Sinfluenceandimprovetheimagequalityisprovided．K

4、eywordsAtmosphericradiationImagequalityInfluenceanalysisSpaceremotesensing1引言遥感成像过程中影响图像品质的因素很多，除遥感相机本身外，还包括成像通道中的其它因素．如大气、卫星平台、数传、观测条件等，其中，大气的影响不可忽略。大气层是遥感卫星成像过程中信息传输的必经介质，光辐射在大气传输过程中会与大气发生一系列的相互作用，包括大气折射、吸收与散射、湍流效应等，从而导致其传输特性的改变【Ⅷ。因此，在分析遥感卫星在轨成像性能时，不能忽

5、略大气辐射的影响。本文针对遥感卫星的可见光相机，分析大气辐射对其在轨成像性能的影响，并结合遥感相机的特点．从图像对比度和动态范围的角度，给出减少大气影响、提高图像品质的建议。2大气辐射对图像品质的影响在遥感卫星对地成像中，地物反射辐射到达遥感相机前，要穿过地球大气层，使得地物目标的光谱分布、辐射能量大小等都发生了变化。遥感成像过程包括了从辐射源一大气层一地球表面一大气层一探测器的一系列复杂的传输过程。在太阳反射光谱区，遥感相机接收到的辐射信息由大气背景、地面目标和邻近目标3部分组成【卅．如图l所示。，收

6、稿日期：2010—10-12基金项目：国家重大科技专项工程日＆*等．^≈目《gz￡目镕om∞g自口*月I“m^№*m*#￡《H自目遥感器接收到的^睦辐亮度L是这3部分能培的巷加，nf丧币为：L=‘+‘+岛(1)式巾L．为大气程辐射，即入射的太阳光未到达地面就被大气散射到遥感器视场内的辐射；L：为来自R标像元的辐射包括日标对太阳直射光的反射和目标对先空漫射光的反射；岛为来自邻近像元四周物体反射透过大气进A的能量，即经大气散射而进^遥感器观测立体角内的周围环境的漫厦射。其中大气程辐射通常称为大气背景辐亮度．

7、邻近像元辐射(周罔环境)的大小依赖于周用区域的平均反射率．只有￡：才真止包含地物甘标的信息鲴。r晦重点分析一F大气背景对图像-吊质的影响，其一I-包括埘闱像胧度层次和图像对比度的影响c2．1大气对图像灰度层次的彩响理想的卫星罔像速常用“标清晰和层次#寓来表征，罔像灰度崖扶和l目像时比度是评价图像辐射品质的标准．下面首先分析下大气背景对嘲像灰座层次的影响，大气背景在卫星蝌像上最直接的反映是在图像上存在与目标无关的图像背景．即图像的底。对于传输型卫星的数字图像，可“用图像藏度分层值(DN)来表不。罔像背景的

8、肛度值直接影响图像日标信包的有效范闹．图像背景灰度值越太．目标信息的冉效范围越宽，对于采用8bil量化(最大255DN)的数字罔像，如果罔慷昔帚为IOODN．划目标信皂范围最多为155DN．脚像信包的灰度层次严重受压缩，如用2所示．f^)#m目像《IJ)直^Ⅲ月2女≈∞*∞目律图2(a)为原蜻罔像．阿2m)为该刚的直宵阈。从值方图中可以看出．图像背景占据图像范围约1／3，目44航天返回与遥感2011年第32卷标信息只有1／3。图像背景严重影