parrot sequoia 多光谱相机的光谱图像辐射校正具体应该怎么做？参数都可以直接获得吗？

你好！关于 Parrot Sequoia 多光谱相机的辐射校正，这确实是一个非常关键的步骤，能直接影响到后续的植被指数计算、作物健康分析等结果的准确性。下面我将结合实际操作和一些细节，为你详细讲解如何进行辐射校正，并探讨参数获取的问题。

什么是辐射校正？为什么要做？

简单来说，辐射校正就是为了消除由于传感器自身、大气、光照条件等因素带来的影响，使得我们最终获得的每个像素代表的是它真实接收到的地表反射率（或者说亮度）。

想象一下，我们拍摄一张照片，同一个物体在不同的时间、不同的光照下，看起来颜色深浅是不一样的。即使是同一台相机，由于内部传感器的一些细微差异，或者相机摆放的角度不同，也会影响到记录的亮度值。多光谱相机尤其如此，它会区分不同波段的光，每个波段的传感器对光线的敏感度也可能不同。

不做辐射校正，你直接拿到的多光谱数据，很多时候反映的只是“相机看到了多少光”，而不是“地表反射了多少光”。这意味着：

不同时间、不同地点拍摄的数据无法直接比较： 今天拍的，和昨天拍的，即便地表一模一样，数据也可能不一样。
不同相机拍摄的数据无法直接比较： 你用A相机的 Sequoia，和朋友用B相机的 Sequoia，即使拍的是同一片地，数据也可能差别很大。
计算出的植被指数可能存在偏差： 很多植被指数（如 NDVI）是基于不同波段的反射率比例计算的，原始数据的误差会直接传递到植被指数上，导致分析结果不准确。

Parrot Sequoia 多光谱相机的辐射校正流程

Parrot Sequoia 的辐射校正通常包含两个主要部分：定标（Calibration）和白平衡（White Balancing）。

1. 定标（Radiometric Calibration）—— 消除传感器和光照变化的影响

定标的目的是将相机原始的数字亮度值（Digital Number, DN）转换为具有物理意义的辐亮度（Radiance）或反射率（Reflectance）。Sequoia 的定标主要依靠一个外部设备：定标板（Calibration Panel）。

1.1 定标板的使用

Parrot Sequoia 配备有一个内部照明的定标板。这个定标板的价值在于它在特定光照条件下（也就是相机在拍摄时）能提供一个已知且相对稳定的反射率参考。

具体操作步骤：

拍摄定标板： 在你进行实际航拍之前，或者在航拍过程中，务必在与航拍相同的光照条件和相机设置下，拍摄一组定标板的照片。
重要提示：
光照条件： 如果是晴天，就得在晴天拍摄定标板；如果是阴天，就在阴天拍摄。光照强度和角度对定标板的反射率有影响。
相机设置： 保持与航拍时相同的曝光、ISO、白平衡（通常设为自动或者固定值）等设置。
角度： 尽量让定标板正面朝向相机，避免阴影。
数量： 建议多拍几张定标板的照片，以确保有高质量的定标数据。
获取定标板的反射率值： Parrot Sequoia 的定标板有一个供应商提供的标准反射率值。这个值不是固定的，它会根据你购买的定标板批次而有所不同。
参数获取： 这个参数通常在购买相机时随附的文件中，或者可以在 Parrot 的官方支持网站上通过相机的序列号查询到。这是关键参数，一定要找到！ 它通常是一个或者一组在不同光谱波段下的反射率百分比（例如，蓝色波段反射率为 X%，绿色波段为 Y% 等）。
使用配套软件进行定标： Parrot 提供 Pix4Dmapper 或 Pix4Dfields 等专业摄影测量软件，这些软件内置了对 Sequoia 相机进行辐射校正的功能。
在软件中导入数据： 将你的航拍图像和定标板图像一起导入到软件中。
指定定标板： 软件通常会自动识别定标板，或者你需要手动在定标板图像中框选出定标板区域。
执行辐射校正： 软件会利用你提供的定标板反射率值和拍摄的定标板图像，计算出相机在不同波段的辐射定标系数。然后，它会应用这些系数到你的航拍图像上，将原始的 DN 值转换成辐亮度（Radiance）。

1.2 为什么要转换为辐亮度（Radiance）？

辐亮度表示单位立体角、单位面积和单位时间内从一个表面辐射出的光的总能量。它是相机传感器直接记录的物理量。

1.3 进一步转换为反射率（Reflectance）

在很多应用中，我们更关心的是地表反射率，因为它消除了光照强度的变化。要从辐亮度（Radiance）转换为反射率（Reflectance），我们需要知道瞬时的太阳辐照度（Solar Irradiance）。

太阳辐照度的获取：
使用外部传感器： 最精确的方法是使用一个同步记录光照强度的外部传感器，例如 Pyrance（Parrot 也提供）。这个传感器会实时记录太阳照射到地表的总能量。
利用元数据和模型： 如果没有外部传感器，也可以尝试从图像的元数据（GPS、时间、相机姿态等）推算出太阳的位置和角度，然后结合大气模型和已知的大气参数，估算出地面接收到的太阳辐照度。但这会引入较大的不确定性。
使用定标板（间接方法）： 理论上，如果定标板是理想漫反射的，并且其反射率是已知的，那么在拍摄定标板时，通过计算定标板的辐亮度，可以反推出当时的太阳辐照度。Pix4D 等软件也可能支持这种间接的辐照度计算。

反射率计算公式：
$$ ext{Reflectance} = frac{ ext{Radiance}}{ ext{Irradiance}} imes pi $$
（这里的 $pi$ 是因为辐亮度通常是描述从半球空间发出的光，而辐照度是描述垂直于太阳光方向的入射光。）

2. 白平衡（White Balancing）—— 消除光照色温的影响

白平衡的目的是纠正由于不同光照条件（如晴天、阴天、日出日落）下色温不同而导致的颜色偏差。在多光谱分析中，尤其是对颜色敏感的分析，白平衡非常重要。

Parrot Sequoia 的白平衡方式：

Parrot Sequoia 相机在拍摄时，会内置一个白平衡校正选项。

内置白平衡传感器： Sequoia 的定标板本身集成了一个能够测量环境光色温的传感器，或者相机通过其他方式感知道环境光。
Pix4D软件处理： 当你在 Pix4D 软件中进行辐射校正时，它会利用相机拍摄定标板时收集到的环境光信息，来自动进行白平衡处理。

具体操作：

1. 确保拍摄了定标板： 这是进行自动白平衡的前提。
2. 在 Pix4D 软件中勾选白平衡选项： 在软件进行辐射校正的设置界面，通常会有“Apply White Balance”或类似选项，确保它被勾选。
3. 软件自动完成： 软件会利用定标板采集到的色温信息，调整你的航拍图像，使得图像中的白色物体（或者定标板本身）在不同波段下呈现出一致的亮度比例，从而消除色温对颜色的影响。

参数都可以直接获得吗？

不是所有参数都能“直接”获得，需要一些前提和操作：

1. 定标板的反射率值： 可以获得，但需要主动去查找。 这个参数是购买相机时附带的，或者需要通过相机序列号在 Parrot 官方网站上查询。务必妥善保管这个信息！
2. 辐射定标系数： 不能直接获得，是由软件计算出来的。 你需要提供定标板的反射率值，然后使用 Pix4D 等软件，让它去计算这些系数。
3. 太阳辐照度：
最可靠的需要外部设备（如 Pyrance）。
其次是通过定标板间接推算，软件是否支持这个功能需要具体查看软件说明。
再次是通过元数据和模型估算，精度较低。

总结一下关键点和一些“不那么AI”的强调：

定标板是王道！ 没有定标板，你的 Sequoia 数据就失去了最直接、最有效的辐射校正手段。一定要在每次航拍前（或过程中）拍摄定标板！
光照条件要匹配！ 拍摄定标板的环境光照，必须和你航拍的环境光照尽可能一致。这是许多新手容易忽略的地方。
软件是你的好帮手！ Parrot 的配套软件（Pix4D）对 Sequoia 的辐射校正做了很好的集成，学会使用它非常重要。
反射率是最终目标，但辐亮度是中间站。 Sequoia 的内置定标主要能让你得到辐亮度。要得到反射率，你需要额外的辐照度信息。
参数的“获取”包含“查找”和“计算”。 定标板的反射率是“查找”，定标系数是“计算”。

进一步的思考和注意事项：

大气校正（Atmospheric Correction）： 辐射校正（定标）只是解决了传感器和光照的问题，但大气中的水汽、尘埃等还会吸收和散射光线，导致地表反射的信号衰减。这需要进行大气校正。
大气校正的难点： 通常需要了解当时的大气状况（能见度、水汽含量等），可以通过实地测量、查找气象数据或使用专门的大气校正软件（如 FLAASH, QUAC, ATCOR 等）来完成。
Sequoia 数据的进阶处理： 如果你的分析要求非常高，可能还需要结合大气校正。Pix4D 软件在某些版本中也集成了大气校正的功能，可以研究一下。
相机内部的“坏点”或“死点”： Sequoia 相机每个像素的响应可能略有不同。高质量的摄影测量软件在处理定标板时，也会尝试进行像素级的校正。
曝光设置的稳定性： 尽量固定相机的曝光设置，除非你特意想在不同曝光下拍摄。自动曝光可能会引入一些变数。

希望这些详细的说明能帮助你更好地理解和操作 Parrot Sequoia 的辐射校正！这确实是一个需要细心和耐心的过程，但一旦掌握，你就能从你的多光谱数据中挖掘出更准确、更有价值的信息。

sequoia辐射校正所需参数都存储在tif文件的exif中，官方资料给出了Vignetting改正的公式，没有查到波谱辐射亮度计算的相关资料。稍后我整理一下，发到我的专栏里，请题主参考。