[發明專利]一種基于穩定映射點夜間燈光影像間相互輻射校正方法

有效

• 申請號: 201610115608.8
• 申請日: 2016-03-01
• 公開（公告）號: CN105550681B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 劉斌;邸凱昌;辛鑫;劉召芹;張過
• 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: G06K9/03
• 分類號: G06K9/03
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;劉美麗

本發明涉及一種基于穩定映射點夜間燈光影像間相互輻射校正方法，其特征在于包括以下步驟：1)讀取待相互輻射校正的夜間燈光影像；2)根據讀入的夜間燈光影像確定參考地區；3)確定校正參考影像；4)提取影像中的穩定映射點作為相互校正中模型參數的回歸解算點；5)將回歸解算點中的參考影像DN值與各待校正影像映射的DN值之間建立有理函數校正模型，計算得出校正參數；6)采用步驟5)得出的校正參數對各待校正影像進行校正。本發明可以廣泛應用于未進行輻射定標的夜間穩定燈光強度影像數據搭載的業務型線掃描傳感器獲取的夜間燈光數據的多衛星傳感器、多年際之間的相互輻射校正中。

技術領域

本發明涉及一種基于穩定映射點夜間燈光影像間相互輻射校正方法，屬于遙感影像處理技術領域。

背景技術

夜間燈光影像是指在夜間探測到地表微弱的近紅外輻射，從而可以獲取不受日光影響的來自城市、鄉鎮等含有持久光源的夜間燈光數據，夜間燈光影像將城鎮表征為塊狀或片狀亮斑區域(即燈光區)，使之明顯區別于黑暗的鄉村背景(即無燈光區)，有效避免了傳統遙感影像產生的城鎮區域與非城鎮區域的混淆問題，為監測人類經濟活動提供了一種獨特的數據獲取手段。夜光遙感數據相對于白天遙感數據來說，具有不受日光、陰影、植被及其他地物影響的特征，并且可以探測低強度燈光，更加利于進行城市化強度及其時空分異分析與空間擴展分析的相關研究。相對于高分辨率數據，夜光遙感影像數據量小、易于獲取且獲取成本低，在長時間序列上客觀、快速、準確的從整體把握區域的擴展過程研究上具有重要意義，同時也更適合在區域大尺度上的研究。隨著技術不斷發展，燈光數據產品的精度不斷提高，因而可以充分利用現有數據進行多年度時間序列制圖，使得對城市發展研究的探測提供更多依據。目前，該數據已被廣泛應用于大尺度城鎮空間擴展研究、經濟與人口估算、城市用電量、能源消耗分析、碳排放和光污染等環境問題評估。

美國國防氣象衛星搭載的業務型線掃描傳感器(DMSP/OLS)獲取的夜間燈光影像作為一種主要的夜間燈光影像在長時間序列上的人類活動監測、城鎮進程研究方面得到了廣泛的應用。然而，DMSP/OLS夜間燈光影像本身存在缺陷。基于飛行前的輻射標定，DMSP不同傳感器具有不同的輻射探測性能(包括輻射探測限值和輻射飽和值)，且探測光譜波段也存在細微差別。另外，隨著時間的推移，各傳感器的輻射探測能力也逐漸衰退。而不同DMSP衛星搭載的OLS傳感器未對影像數據進行星上標定和相互校正，導致不同年份不同傳感器間的長時間序列數據不具有連續性和可比性。

針對上述問題，往往在利用夜光衛星數據進行分析前，都需要進行多衛星傳感器、多年際之間的相互輻射校正。現有常用的DMSP/OLS非輻射定標夜間燈光數據的相互校正方法通常為不變目標區域法：即選擇某些穩定發展且影像亮度值(DN值)范圍分布廣泛的地區作為不變區域，選取某一年作為參考年，將參考年中夜光影像所有像元的DN值與其他的夜光影像進行二次回歸分析，得到相應的校正系數，從而對其它年進行校正，并將不同衛星相同年的數據取平均值作為該年的最終校正結果。在影像校正點的選取上，已有通過選取長時間序列影像上穩定的亮像元作為校正點進行校正，但是由于影像的DN值只有64個等級而使得燈光亮度大地區的像元DN值極易飽和，該方法并未剔除飽和點使得校正點仍具有一定的不確定性；另外不變目標區域法往往假定了該區域燈光亮度值在年際之間沒有變化，而這種區域在長時間序列中是不可能存在的，也使得引入了一些由于實際燈光亮度變化帶來的校正點的不準確性；在模型的選擇上，二次多項式是比較常用的擬合模型，但是該擬合結果并不能很好的擬合所有點，尤其是DN值分布在0與63附近的點在擬合結果上有一定的差距。綜上所述，針對夜光遙感影像數據相互間輻射校正問題，始終沒有準確校正的方法。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠使得校正更為準確的基于穩定映射點夜間燈光影像間相互輻射校正方法。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種基于穩定映射點夜間燈光影像間相互輻射校正方法，其特征在于包括以下步驟：

1)讀取待相互輻射校正的夜間燈光影像；