[發(fā)明專利]一種單時相光學遙感圖像云覆蓋區(qū)修復的自動處理方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810018545.3
• 申請日: 2018-01-09
• 公開（公告）號: CN108280810B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發(fā)明（設計）人: 畢福昆;雷明陽;侯金元;楊志華;邊明明
• 申請（專利權(quán)）人: 北方工業(yè)大學
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T7/40;G06T7/90
• 代理公司: 北京路浩知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11002
• 代理人: 周琦

1.一種單時相光學遙感圖像云覆蓋區(qū)修復的自動處理方法，用于云覆蓋區(qū)修復的應急應用，包括以下步驟：

首先，在厚云覆蓋區(qū)提取階段，提出一種基于顏色與紋理特征的提取方法，利用RGB彩色空間中厚云覆蓋區(qū)的顏色信息，初步篩選出厚云覆蓋區(qū)，再利用共生矩陣對比度所反映的紋理特性，完成對厚云覆蓋區(qū)進行提取；然后，在云覆蓋區(qū)修復階段，提出一種改進的Criminisi算法，對厚云覆蓋區(qū)和薄云覆蓋區(qū)進行修復，該方法無需多時相數(shù)據(jù)、無需歷史數(shù)據(jù)、無需多源數(shù)據(jù)就可高效的完成云覆蓋區(qū)修復，實現(xiàn)光學遙感圖像的快速可靠的云覆蓋區(qū)修復應急應用；

在厚云覆蓋區(qū)提取方面，首先利用RGB彩色空間對疑似厚云覆蓋區(qū)進行基于顏色特征的初步篩選，之后，利用灰度共生矩陣對比度這一參數(shù)，對厚云覆蓋區(qū)進行基于紋理特征的候選云覆蓋區(qū)確認，具體步驟如下：

A)基于顏色信息，初步篩選厚云覆蓋區(qū)，包括：

將整幅遙感圖像RGB彩色空間各分量取值的綜合判定作為初步篩選的條件，逐像素遍歷圖像，取彩色圖像中分量R、G、B三通道均大于210的像素值區(qū)域作為疑似厚云覆蓋區(qū)，

B)基于紋理特征，確認候選云覆蓋區(qū)，包括：

基于步驟A)提取的疑似厚云覆蓋區(qū)，采用共生矩陣派生特征中共生矩陣對比度參數(shù)，根據(jù)云覆蓋區(qū)的局部紋理一般具有平滑過渡的特點，利用共生矩陣對比度越小、高頻細節(jié)少且溝紋越淺的特性，排除共生矩陣對比度過高的非云高亮區(qū)域，確認候選云覆蓋區(qū)；

在云覆蓋候選區(qū)修復階段，提出基于改進Criminisi算法的云覆蓋候選區(qū)修復方法，在保證厚云覆蓋區(qū)修復的同時，加入對薄云覆蓋區(qū)應急修復必要性判斷的步驟，具體步驟如下：

1)確定云覆蓋區(qū)移除優(yōu)先級,包括：

針對獲得的疑似厚云覆蓋區(qū)，確定移除順序，以保證圖像中的線性結(jié)構(gòu)傳播且目標邊界連通，其中，以目標區(qū)域邊緣點P為中心的塊的優(yōu)先級計算公式如下：

P(p)＝C(p)D(p)

其中：C(p)為置信度項，D(p)為數(shù)據(jù)項，定義如下：

其中：|Ψ_p|為當前選中塊的面積，α為圖像標準化因子，n_p為目標區(qū)域邊緣上p處的單位法向量，I_p為點p等照度線，初始階段C(p)＝0，選取優(yōu)先級最高的點作為待移除點，

2)確定遙感地物最佳匹配塊，包括：

根據(jù)平方差距離和最小的原則，找到在已知區(qū)域中最佳遙感地物紋理匹配塊，所用公式如下：

Ψ_q＝min d(Ψ_p,Ψ_q)

其中：Ψ_q是在區(qū)域中找到的與Ψ_p最合適的匹配塊，

3)利用已知匹配塊，修復云覆蓋區(qū)，包括：

將步驟2)中獲得的遙感地物最佳匹配塊復制到對應的目標區(qū)域位置，再進行目標區(qū)域的邊界與置信度值的更新，依次尋找之后待移除的目標與最佳匹配塊，得到厚云覆蓋區(qū)修復完成的圖像，

4)進行薄云覆蓋區(qū)復檢，包括：

取步驟3)的厚云覆蓋區(qū)修復后的不含厚云圖像，取其RGB彩色空間中R、G、B三通道均大于190像素值、并且根據(jù)云覆蓋區(qū)的局部紋理一般具有平滑過渡的特點，利用共生矩陣對比度越小、高頻細節(jié)少且溝紋越淺的特性，排除共生矩陣對比度過高的非云高亮區(qū)域，作為薄云覆蓋候選區(qū)，

對疑似薄云覆蓋區(qū)進行面積占比的統(tǒng)計，計算當前圖像中薄云覆蓋面積與圖像總面積的比值，作為比較閾值T，

根據(jù)面積閾值進行分策略處理，若小于閾值T，則認為對視覺判讀的影響有限，只需局部修復，修復方法是直接進行改進的Criminisi算法修復，具體操作同步驟1)到步驟4)；若大于此閾值T，則認為對視覺判讀的影響無法客觀判讀，不進行薄云修復，直接輸出步驟3)的厚云判決結(jié)果，

5)平滑濾波并保留最終結(jié)果

基于步驟4)修復完成的圖像，通過選擇高斯平滑濾波器去除噪聲點，提升可視性，最終獲得修復完成的圖像。