[发明专利]一种实用型高光谱遥感图像大气自校正方法及装置

摘要

本发明公开了一种实用型高光谱遥感图像大气自校正方法及装置，属于定量遥感技术领域。针对目前高光谱遥感图像大气校正存在的关键问题，建立了从高光谱遥感图像的自身信息中反演气溶胶光学厚度以及大气水汽柱总量的方法，并基于MODTRAN®5辐射传输模型构建了高光谱遥感图像大气校正参数查找表，采用高光谱遥感图像的自身信息反演的气溶胶光学厚度和大气水汽柱总量、大气校正参数查找表对高光谱遥感图像进行快速的大气自校正。本发明可以应用于任何符合要求的高光谱遥感图像的大气校正，具有一定的普适性，克服了需要同步实测气溶胶光学厚度和大气水汽柱总量所带来的困难和问题，同时大大提高了高光谱遥感图像大气校正的效率。

主权项

1.一种实用型高光谱遥感图像大气自校正方法及装置，其特征在于包括以下步骤：步骤一、利用待处理的高光谱遥感图像的自身信息反演得到溶胶光学厚度；本发明主要基于暗目标法反演AOD，反演算法具体包括如下步骤：选取在可见光波段反射率非常小的区域（如浓密的森林或植被区域、清洁的水体或阴影区域等）作为暗目标；采用多波段线性回归方法建立红光区域内波段与近红外区域内波段、蓝光区域内波段与近红外区域内波段表观反射率之间的关系(由于近红外区域内波段大气散射对于暗目标的影响可以忽略，暗目标的近红外表观反射率等同于地表反射率)；依据红光波段、蓝光波段与近红外波段地表反射率之间的回归模型得到红光波段和蓝光波段的地表反射率；依据暗目标的红光、蓝光波段的表观和地表反射率及表观辐亮度，利用MODTRAN5的大气透过率模拟模式，输入不同的AOD及WVC计算出红光、蓝光波段的透过率，根据(1)式，可以计算得到红光、蓝光波段的AOD；(1)公式(1)中为与高度和能见度有关的气溶胶粒子密度系数,为消光系数,为波长，为大气质量，为气溶胶引起的透过率；依据气溶胶与波长关系式(公式(2))，得到不同波段对应的AOD，其中a、b通过红光和蓝光波段的AOD求取；(2)(3)(4)公式(2)、(3)、(4)中，为第i波段对应AOD，、分别为红光和蓝光波段对应的波长，为红光波段对应AOD，为蓝光波段对应AOD，b为ngstrom大气浑浊度系数，a为波长指数；步骤二、利用待处理的高光谱遥感图像的自身信息反演得到大气水汽柱总量；反演算法具体包括如下步骤：从高光谱遥感图像中选取水汽吸收波段及两侧的参考波段和；从高光谱遥感图像中提取，和对应的辐亮度、、；利用MODTRAN5模拟，和对应的程辐射、、；根据公式(5)利用连续统内插(ContinuumInterpolatedBandRatio，CIBR)方法估计；(5)其中，、、分别为高光谱图像中水汽吸收波段的辐亮度以及两个参考波段的辐亮度，、是两个参考波段距离吸收波段的相对权重，且；根据公式(6)利用大气预处理微分吸收(AtmosphericPrecorrectedDifferentialAbsorption，APDA)方法估计以去除大气程辐射的影响；(6)其中，、、分别为高光谱图像中水汽吸收波段以及两个参考波段的辐亮度，、、分别为高光谱图像中水汽吸收波段以及两个参考波段的程辐射，、是两个参考波段距离吸收波段的相对权重，且；对步骤（4）和步骤（5）得到的结果按式(7)进行加权处理得到最终的WVC；(7)步骤三、根据最新的MODTRAN5模型建立不同大气状况、太阳和传感器观测几何条件下的高光谱遥感图像大气自校正所需要的大气参数查找表；步骤四、根据实际输入的观测几何参数、步骤一中得到的气溶胶光学厚度和步骤二中得到的大气水汽柱总量，从步骤三中建立的大气查找表中查找对应的大气校正参数，并对上述高光谱遥感图像进行大气自校正处理，得到高光谱地表反射率图像。