基础知识
DN值（Digital Number）
图像像素值，即传感器得到的数字测量值。其他大小与传感器的辐射分辨率、地物发射频率、大气透过率、散射率有关，反映地物辐射率。
如果用n个bit表示一个像元的大小，则值的范围为[0,2^n – 1]
辐射率（Radiance）
也叫辐射亮度值。某一面积的辐射能量的总和。是辐射定标的结果之一。
反射率（Reflectance）
物体表面反射的辐射量比上物体收到的辐射量，值的范围是[0,1]，为了存储方便通常扩大一定倍数（MODIS扩大了10000倍）
– 表观反射率（apparent reflectance）：大气层顶的反射率，一般指的是大气表观反射率（视反射率）。是辐射定标的结果之一。
– 会受云层、气溶胶、大气的影响，通过辐射亮度定标参数、太阳辐射角、成像时间等来计算。
– 地表反射率（surface albedo）：地面反射辐射量与入射辐射量之比，表征地面对太阳辐射的吸收和反射能力，反射率越大，地面吸收太阳辐射越小；反射率越小，地面吸收太阳辐射越多。
辐射校正（Radiometric correction）
一切与辐射相关的误差的校正，其实就是对图像像素值的校正
完整的辐射校正包含：辐射定标、大气校正、太阳高度和地形校正
– 辐射定标（Radiometric calibration）：将记录的原始DN值转换为大气表观反射率（辐射亮度值）
– 目的：消除传感器本身的误差，确定传感器入口处的准确辐射值
– 方法：实验室定标、场地定标、机上/星上定标
– 公式：L_\lambda =k * DN + c，其中k和c分别是增益和偏移,L_λ是辐射亮度
– 大气校正（Atmospheric correction）：将表观反射率（辐射亮度）转换为地表实际反射率
– 目的：消除大气散射、吸收、反射引起的误差
– 有绝对校正和相对校正两种方式
– 绝对校正：基于辐射传输模型（如MORTRAN、LOWTRAN、ATCOR、6S）、基于简化辐射传输模型的黑暗像元法、基于统计学模型的反射率反演
– 相对校正：基于统计的不变目标法、直方图匹配法
– 公式：辐射传输模型的地表反射率和辐射亮度之的关系：
– \rho_\lambda = \frac{πL_\lambda d^2}{ESUN_\lambda sin\theta} 其中，d是太阳地球的距离，ESUN_λ是太阳辐照度，\theta是太阳高度角
– 是否需要大气校正：
– 不一定需要的场景：做图像识别、多光谱物质识别不需要
– 需要的场景：光谱指数计算、高光谱物质识别、遥感定量反演
- 太阳高度和地形校正
- 地形校正的目的是消除地形引起的辐射亮度误差，使坡度不同但反射性质相同的地物在图像中具有相同的亮度值
- 太阳高度角校正的目的是通过太阳光线倾斜照射时获取的图像校正为太阳光线垂直照射时获取的图像，主要用于比较不同太阳高度角的图像，消除不同地方、不同季节、不同时期图像之间的辐射差异，通常通过调整图像的平均亮度加以实现。
几何校正
辐射校正是针对图像像素值的校正，几何校正就是针对图像像素位置的校正。图像会产生几何畸变，这是由于
– 传感器内部因素（由于透镜、探测原件、采样速率、扫瞄镜等引起的畸变）-
– 遥感平台因素（由于平台的高度、速度、轨道偏移及姿态变化引起的图像畸变）
– 地球因素（地球自转、地形起伏、地球曲率等）
– 投影方式的选择和大气折射
以上的等因素造成的，几何校正用于尝试修正这些畸变。
几何校正包括几何粗校正、几何精校正、正射校正
– 几何粗校正：直接针对畸变原因进行的校正（如因为传感器造成的、卫星姿态、地球曲率、自转等引起的），它一般由卫星接收系统提供，用户无需处理
– 几何精校正：是指利用地面控制点做的精密校正，几何精校正不考虑引起畸变的原因，直接利用地面控制点建立起像元坐标与目标物地理坐标之间的数学模型，实现不同坐标系统中像元位置的变换。
– 正射校正：正射校正不仅能够实现常规的几何校正功能，还能通过测量高程点和DEM来消除地形起伏引起的图像几何畸变，提高图像的几何精度。正射校正的图像具有精确的空间位置，全幅图像具有统一的比例尺，称为数字正射影像。