[發明專利]一種基于空間與光譜信息的高光譜自動云檢測方法

有效

• 申請號: 201210249205.4
• 申請日: 2012-07-18
• 公開（公告）號: CN102799903A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: 馬雷;張秀玲;田原;郭建恩;江碧濤
• 申請（專利權）人: 中國科學院自動化研究所;北京市遙感信息研究所
• 主分類號: G06K9/66
• 分類號: G06K9/66
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術領域

本發明涉及遙感技術領域，尤其是一種基于空間與光譜信息的高光譜自動云檢測方法，可應用于航天、航空傳感器平臺獲取的高光譜遙感影像的自動云檢測。

背景技術

隨著空間技術和傳感器技術的飛速發展，遙感影像數據已經成為人們獲取信息的重要手段，在軍事偵察、環境監測、資源調查、土地利用和城市規劃等領域發揮越來越重要的作用。然而，云作為光信號傳播的一種障礙，很大程度上影響了遙感信息獲取的質量，從而降低了數據的利用率。目前除了合成孔徑雷達傳感器可以透過云層直接成像，其他傳感器均未能徹底解決影像數據的云覆蓋問題，大量含云的遙感影像不僅給遙感影響處理，如識別、分類帶來困難，也增加了傳輸帶寬和存儲空間。因此，快速準確的自動云檢測方法是當前遙感信息處理亟待解決的問題。

在遙感圖像云的檢測和識別方面，國內外的研究者和技術人員進行了大量的研究，也取得了一些研究成果。傳統的檢測方法大致可以分為兩類，一類是基于光譜的方法，主要利用云在不同的光譜波段有不同反射特征，大部分以灰度閾值或灰度聚類的方法實現，基于這些方法的研究已應用于MODIS的一些云識別與分類。這些方法主要基于無監督學習，識別效果通常依賴于算法中閾值的選取大小，因此，系統不夠穩定；另外，由于圖像光譜特征受周圍環境影響較大，可能存在局部誤差及同譜異物、同物異譜現象，導致識別效果變差；算法中沒有考慮到圖像的空間信息，其識別率難以進一步提高，虛警率和漏檢率難以得到保證。另一類云判方法利用云影像的灰度空間分布提取特征，常用紋理特征和物理特征(云的亮度、潔白度等)。紋理特征常以統計模型法、結構法、場模型法或頻域/空域聯合分析法來度量。這些方法中存在計算量大，自然紋理很難用單一模型表達的缺點，算法泛化性能不好，大多數方法只適合一部分特定圖像。難以滿足現代遙感海量數據處理及實時快速判讀圖像情報的需要。

隨著高光譜遙感技術的發展進步，可以獲得地物更豐富的光譜信息，圖像光譜信息和空間信息的有效結合能有效提高圖像中云的特征判別，基于空間信息與光譜信息的自動云檢測系統能改進檢測效果，并在適用性能和穩定性能方面有顯著提高。

發明內容

為了實現高光譜遙感圖像的自動云判，本發明的目的是綜合利用圖像處理、模式識別和人工智能技術，提供一種基于空間與光譜信息的高光譜云檢測方法。

本發明所提出的一種基于空間與光譜信息的高光譜自動云檢測方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟S1，將云、雪和水的光譜樣本作為訓練樣本，對所述訓練樣本依次進行預處理以過濾噪聲、波段選擇以剔除掉影響光譜發射率的波段和光譜描述特征提?。?/p>

步驟S2，根據提取得到的訓練樣本的光譜描述特征進行有監督訓練，根據學習的結果得到云光譜分類模型；

步驟S3，對輸入的待檢測的高光譜遙感圖像也進行與所述訓練樣本同樣的預處理、波段選擇與光譜描述特征提取處理；

步驟S4，根據所述步驟S2學習得到的云光譜分類模型，對所述高光譜遙感圖像中的每一個像元進行分類，以初步判斷所述高光譜遙感圖像中的每一個像元是否含有云；

步驟S5，利用所述步驟S4的初步分類結果以及空間一致性過確定所述高光譜遙感圖像中有云的像元；

步驟S6，統計所述高光譜遙感圖像中有云像元占所述高光譜遙感圖像所有像元的比例，如果該比例大于一預定閾值，則判定該高光譜遙感圖像為有云圖像，即得到高光譜遙感圖像的云判結果。

本發明的有益效果是，本發明通過基于空間信息與光譜信息的自動云檢測，結合圖像分割、目標分類識別和機器學習技術，解決了高光譜云判問題，避免了僅利用紋理信息或僅利用光譜信息而造成的低檢測率。本發明通過對云光譜的訓練學習和空間一致性的判斷得出云判結果，該方法魯棒性較強。

附圖說明

圖1是本發明提出的一種基于空間與光譜信息的高光譜自動云檢測方法的流程圖。

圖2是本發明鄰域像元空間位置關系的示意圖。

圖3是本發明空間一致性判斷流程圖。

具體實施方式

為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發明進一步詳細說明。

本發明使用的方法既可以在個人計算機、工控機及服務器上以軟件的形式安裝并執行，也可將方法做成嵌入式芯片以硬件的形式來體現。

圖1是本發明提出的一種基于空間與光譜信息的高光譜自動云檢測方法的流程圖，如圖1所示，本發明提出的一種基于空間與光譜信息的高光譜自動云檢測方法，包括以下幾個步驟：