[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

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• 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）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: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 周琦

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，針對光學遙感圖像中傳統(tǒng)云覆蓋區(qū)圖像修復方法的局限性，本專利提出了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。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彩色空間和共生矩陣對比度，對厚云覆蓋區(qū)進行篩選；其次，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)的進行修復。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。

技術領域

本發(fā)明涉及一種遙感圖像的處理方法，尤其是針對單時相光學遙感圖像中云覆蓋區(qū)域的有效修復及可視化提升方法。

背景技術

光學遙感圖像是土地利用、氣象、環(huán)境監(jiān)測等遙感應用領域的重要數(shù)據(jù)源。但光學圖像較容易受到云霧的影響，給后續(xù)對圖像的分析和判讀帶來了較大困難，例如遙感圖像中地物的識別和分類；此外對遙感圖像的可視性也有較大影響。因此，運用圖像處理技術，去除或削弱云層在遙感圖像應用中的影響，提高遙感數(shù)據(jù)的可用性及可判讀性具有非常重要實用意義。傳統(tǒng)的遙感圖像去云修復方法可以主要分為三大類：基于先驗模型、基于同區(qū)域不同源遙感數(shù)據(jù)、及基于同源多時相遙感數(shù)據(jù)。其中，基于先驗模型的云覆蓋區(qū)修復方法，大多是依靠對大量遙感影像進行特征的稀疏字典建立，并在修復階段利用建立好的稀疏字典進行云覆蓋區(qū)缺省數(shù)據(jù)的修復，如西北工業(yè)大學，李映等，通過特征塊學習得到的稀疏字典進行云覆蓋區(qū)修復，該類方法需要大量的歷史遙感數(shù)據(jù)來進行建模。基于同區(qū)域不同源遙感數(shù)據(jù)的云覆蓋區(qū)修復方法，大多數(shù)都是利用同一區(qū)域多光譜圖像和紅外圖像中不同波段的信息來重構云覆蓋區(qū)的圖像信息。如，電子科技大學，王勇等，通過可見光和近紅外波段遙感圖像，修復去云后的處理結果。基于同源多時相遙感數(shù)據(jù)的云覆蓋區(qū)修復方法，主要是利用不同時相的無云覆蓋區(qū)域圖像來預測當前圖像的含云覆蓋區(qū)域。如，天津漢銘科技發(fā)展有限公司，鄒燕華等，通過對兩幅不同時相的有云和無云的圖像嚴格配準的方法對云覆蓋區(qū)進行修復。

綜上已有方法，在光學遙感圖像云覆蓋區(qū)修復方面，已有方法大都需要同一區(qū)域多時相數(shù)據(jù)、同一區(qū)域不同源的數(shù)據(jù)、或者歷史數(shù)據(jù)的先驗信息。隨著各種應急突發(fā)事件情況發(fā)生頻率的增加，如果采用以上方法需要多時相、多源、或者歷史數(shù)據(jù)的支持。然而，在眾多應急遙感數(shù)據(jù)應用中這些條件無法得到滿足。因此急需發(fā)明一種僅基于單時相遙感圖像分析處理，就能直接有效進行云覆蓋區(qū)修復的方法。

發(fā)明內容

針對上述傳統(tǒng)遙感圖像云覆蓋區(qū)修復方法的局限性，本發(fā)明提出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，目前國內尚未有此類方法的報道。

本發(fā)明提供的方法由基于顏色與紋理特征的厚云覆蓋區(qū)提取和基于改進Criminisi算法的云覆蓋區(qū)修復兩個主要步驟組成，具體步驟如下：

第一步基于顏色與紋理特征的厚云覆蓋區(qū)提取

針對大視場光學遙感圖像厚云覆蓋區(qū)顏色和紋理特征相對于其他地物具有明顯差異的特點，本專利首先利用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；接著，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。

第二步基于改進Criminisi算法的云覆蓋區(qū)修復

基于上一步篩選出的厚云覆蓋區(qū)域，本專利采用改進的Criminisi算法對云覆蓋區(qū)進行修復。具體步驟包括5個步驟：云覆蓋區(qū)移除優(yōu)先級的確定、遙感地物最佳匹配塊的確定、利用已知匹配塊的云覆蓋區(qū)修復、薄云覆蓋區(qū)復檢，以及平滑濾波并保留最終結果。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了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：