[發明專利]一種基于靜止衛星多通道數據的晝夜云檢測方法與裝置

有效

• 申請號: 201410759430.1
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104502999B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 張海龍;余珊珊;辛曉洲;李麗
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: G01W1/00
• 分類號: G01W1/00;G01C11/06
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

1.一種基于靜止衛星多通道數據的晝夜云檢測方法，其特征在于，包括以下具體步驟：

S1：對數據進行預處理，并生成一整年逐月的晴空背景底圖數據；其中，所述晴空背景底圖數據包括：可見光波段地表晴空反射率、10.8μm波段表觀亮溫、12.0μm波段表觀亮溫、3.9μm波段表觀亮溫以及時間分辨率，其中，所述可見光波段反射率與所述10.8μm表觀亮溫用于日間云檢測；10.8μm與3.9μm波段表觀亮溫用于夜間云檢測；

S2：對當前影像逐像元進行日夜判別，并利用相應的檢測算法進行檢測；

如果像元的太陽天頂角大于80度，則采用熱紅外多通道閾值法實現云檢測，具體包括：利用10.8μm波段亮溫、10.8μm波段亮溫與晴空背景的差值與云檢測閾值進行比較；10.8μm溫度低于10.8μm閾值、以及與晴空背景值差小于給定閾值的像元判定為有云，其中，10.8μm閾值是對不同緯度和海拔區域的亮溫采用直方圖統計得到；

如果像元的太陽天頂角不大于80度，則采用光學厚度或三步法進行日間云檢測，具體包括：判讀輸入數據是否為首幅影像，若是且當前時刻為日間，則采用輻射傳輸方程，輔助大氣和地表參數，計算云光學厚度；通過所述云光學厚度閾值法實現云檢測；若判斷輸入數據不為首幅圖像，則利用所述三步法進行日間云檢測；所述三步法包括時間差分法、動態閾值法以及光譜識別法，對于日間像元，只有可見光、10.8μm和12.0μm波段檢測都為云的像元才被標志為有云。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述如果像元的太陽天頂角大于80度，則采用熱紅外多通道閾值法實現云檢測，具體還包括：利用3.9μm與10.8μm通道的亮溫差進行云邊緣、高云以及薄云的檢測，其中，亮溫差閾值為預先對數據進行統計得到。

3.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述若判斷輸入數據不為首幅圖像，則利用所述三步法進行日間云檢測，具體包括：分別計算前一時刻與當前時刻衛星觀測值變化和晴空視場下的背景參數變化；

再與先前設定的云檢測閾值相比較。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述若判斷輸入數據不為首幅圖像，則利用所述三步法進行日間云檢測，具體還包括：所有通過所述時間差分法檢驗的像元被用來擴展到周邊時間差分未探測到的有云像元。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述若判斷輸入數據不為首幅圖像，則利用所述三步法進行日間云檢測，具體還包括：利用云的高反射率和低亮溫特性，將反射率值以及亮溫值明顯高于最大晴空背景值的像元被判定為有云像元。

6.一種基于靜止衛星多通道數據的晝夜云檢測裝置，其特征在于，包括：

預處理模塊，用于對數據進行預處理；

生成模塊，用于生成一整年逐月的晴空背景底圖數據，其中，所述晴空背景底圖數據包括：可見光波段地表晴空反射率、10.8μm波段表觀亮溫、12.0μm波段表觀亮溫、3.9μm波段表觀亮溫以及時間分辨率，其中，所述可見光波段反射率與所述10.8μm表觀亮溫用于日間云檢測；10.8μm與3.9μm波段表觀亮溫用于夜間云檢測；

判別模塊，用于對當前影像逐像元進行日夜判別；

檢測模塊，用于對判別后的所述當前影像利用相應的檢測算法進行檢測；

所述檢測模塊還包括判定單元，用于判定如果像元的太陽天頂角大于80度，則采用熱紅外多通道閾值法實現云檢測；所述判定單元還包括比較子單元，用于利用10.8μm波段亮溫、10.8μm波段亮溫與晴空背景的差值與云檢測閾值進行比較；10.8μm溫度低于10.8μm閾值、以及與晴空背景值差小于給定閾值的像元判定為有云，其中，10.8μm閾值是對不同緯度和海拔區域的亮溫采用直方圖統計得到；

否則采用云光學厚度或三步法進行日間云檢測，具體包括：判讀輸入數據是否為首幅影像，若是且當前時刻為日間，則采用輻射傳輸方程，輔助大氣和地表參數，計算云光學厚度；通過所述云光學厚度閾值法實現云檢測；若判斷輸入數據不為首幅圖像，則利用所述三步法進行日間云檢測；所述三步法包括時間差分法、動態閾值法以及光譜識別法，對于日間像元，只有可見光、10.8μm和12.0μm波段檢測都為云的像元才被標志為有云。