[发明专利]一种机载高光谱遥感数据光度校正方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及一种批量化的机载高光谱遥感数据光度校正方法，属于高光谱遥感光度校正领域，它适用于对机载高光谱遥感数据进行光度校正，以消除由于地表二向性效应引起的辐亮度值异常，实现机载高光谱影像数据的无缝拼接。

【背景技术】

遥感技术发展经历了全色、彩色摄影、多光谱扫描阶段之后，高光谱遥感技术的出现成为20世纪80年代遥感技术的最大成就之一。目前，机载高光谱设备已在国内矿产资源勘查领域进行广泛的应用，并取得了丰硕的成果。然而由于地表目标的非朗伯体特性，反射光在空间中的分布往往是不均一的，即光谱特性随太阳与传感器高度角与方位角变化，使得沿垂直飞行方向上辐射亮度值往往差异较大，短时间内获取影像在航带内部，尤其航带间呈现出明显的波浪状异常，直接影响影像数据的拼接和表达，同时造成一些含量较小的矿物弱异常会淹没在地表二向性效应所致的条带噪声中。

目前，光度校正在行星探测中应用较多，在对地观测中也有类似的应用，但主要以卫星数据为主。然而，对于机载高光谱数据来说，相关研究和应用案例较少。为此，本发明开发了一种光度校正方法，对机载高光谱数据辐亮度值进行校正，实现影像的无缝拼接，降低矿物检出限。

【发明内容】

1.目的：本发明目的是提供一种机载高光谱数据的光度校正方法，针对地表二向性引起的多航带影像之间产生的波浪状辐亮度值异常进行校正，实现机载高光谱影像数据的无缝拼接。

2.技术方案：本发明一种机载高光谱遥感数据光度校正方法，包括以下七个步骤：

步骤一：原始数据读入

原始数据主要包括三种，第一种是影像数据，即原始获取的未经几何校正的辐亮度数据；第二种是信息类数据，包括飞行高度和传感器GPS航迹；第三种是影像坐标数据。以上三种数据均由传感器获取数据时一并获取，为已知数据，均用于后续计算。

步骤二：影像角度参数计算

某一单航带高光谱数据具有m行，n列，α_i为SS方向上任意行数据的平均传感器观测角，i＝1……m。通过传感器航迹的GPS文件和影像坐标数据，根据三角函数定律计算出第i行数据上任意像元与传感器间的距离l_i，传感器的飞行高度h已知，可根据公式(1)计算出任意行的传感器观测角α_i。

步骤三：辐亮度与传感器观测角拟合

设定△Fα_i为单航带内平行SS方向上任意行数据的平均辐亮度值，则单航带内m行数据的平均辐亮度数据与对应传感器观测角之间存在以下关系：

△Fα_i＝Aα_i²+Bα_i+C (2)

方程中i＝1……m，△Fα_i已知，可通过反演求出任意观测角度下的A,B,C方程系数。

步骤四：校正系数计算

设△F_i(α＝0)为星下点处任意行数据的拟合平均辐亮度值，即通过公式(2)计算出当传感器观测角为0时，对应任意行数据的平均辐亮度值，通过步骤三中求得的m行数据对应的方程系数A,B,C，可求出m行数据的△F_i(α＝0)值。

由于传感器在获取数据时是实时运动的过程，传感器观测角的不断变化造成获取数据辐亮度值的不同。在此，通过将获取数据的传感器观测统一校正到星下点处α_i＝0，来实现航空高光谱数据的光度校正。

K_i＝△Fα_i/△F_i(α＝0) (3)

K为校正系数，K_i则表示在任意给定的传感器观测角的行数据的光度校正系数。

步骤五：光度校正

第i行数据中，任意像元点处的辐亮度值为F_i(x,y)，该点的光度校正后的辐亮度值为Fc_i(x,y)，则满足关系式：

Fc_i(x,y)＝F_i(x,y)/K_i (4)

其中F_i(x,y)已知，带入步骤四中求出的K_i，可对单航带机载高光谱数据进行逐点光度校正。

步骤六：多航带数据无缝拼接

重复步骤二到步骤五，可求出各个航带光度校正后的辐亮度数据，进行几何校正、镶嵌拼接(无需做匀色处理)后，可获得多航带影像的无缝拼接数据。