[發(fā)明專利]一種時序MODIS定量遙感產(chǎn)品時空修復(fù)及批處理實(shí)現(xiàn)方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810432877.6
• 申請日: 2018-05-08
• 公開（公告）號: CN108629119B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳鵬海;朱嫻飛;呂永輝;宋旭穎;陸雨婷;馬曉雙;吳艷蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 安徽大學(xué)
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/12
• 代理公司: 安徽順超知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 周發(fā)軍

1.一種時序MODIS定量遙感產(chǎn)品時空修復(fù)及批處理實(shí)現(xiàn)方法，其特征在于：通過在無效數(shù)據(jù)與時序中篩選的有效數(shù)據(jù)之間建立聯(lián)系，實(shí)現(xiàn)無效數(shù)據(jù)的修復(fù)，包含①：MODIS數(shù)據(jù)預(yù)處理、②：最佳輔助數(shù)據(jù)的篩選與③：MODIS產(chǎn)品空值修復(fù)三個步驟：

①M(fèi)ODIS數(shù)據(jù)預(yù)處理：對多時相MODIS定量遙感產(chǎn)品進(jìn)行必要的預(yù)處理，所述預(yù)處理包括目標(biāo)數(shù)據(jù)提取與無效像元標(biāo)記；

②最佳輔助數(shù)據(jù)的篩選：時序數(shù)據(jù)中尋找最佳輔助數(shù)據(jù)，依次遍歷所有待修復(fù)的數(shù)據(jù)，在時序中找到與待修復(fù)時刻T₀數(shù)據(jù)具有互補(bǔ)觀測信息的所有MODIS數(shù)據(jù)作為候選輔助數(shù)據(jù)序列，根據(jù)待修復(fù)數(shù)據(jù)空值情況及其在時序中的位置，共有多種篩選所述最佳輔助數(shù)據(jù)的情況；

在最佳輔助數(shù)據(jù)的篩選這一步驟中，篩選所述最佳輔助數(shù)據(jù)的情況共有五種，其分別為：

情況1：若待修復(fù)時刻T0數(shù)據(jù)為時序中第一個數(shù)據(jù)或最后一個數(shù)據(jù)，且能在時序中找到與T0時刻數(shù)據(jù)有效像元重疊數(shù)足夠多的數(shù)據(jù)，則篩選與T0時刻有效像元平均量化值差異最小的一景MODIS數(shù)據(jù)作為所述最佳輔助數(shù)據(jù)；

情況2：若待修復(fù)時刻T0數(shù)據(jù)不是時序中第一個數(shù)據(jù)和最后一個數(shù)據(jù)，在以T0時刻為分界線的兩組所述候選輔助數(shù)據(jù)序列中，分別能找到與T0時刻數(shù)據(jù)有效像元重疊數(shù)足夠多的數(shù)據(jù)，則選擇與T0時刻有效像元平均量化值差異最小的兩景MODIS數(shù)據(jù)作為候選輔助數(shù)據(jù)；若這兩個平均量化值差異相差較大，則用平均量化值差異小的一景候選輔助數(shù)據(jù)作為所述最佳輔助數(shù)據(jù)；

情況3：若待修復(fù)時刻T0數(shù)據(jù)不是時序中第一個數(shù)據(jù)和最后一個數(shù)據(jù)，在以T0時刻為分界線的兩組所述候選輔助數(shù)據(jù)序列中，分別能找到與T0時刻數(shù)據(jù)有效像元重疊數(shù)足夠多的數(shù)據(jù)，則選擇與T0時刻有效像元的平均量化值差異最小的兩景MODIS數(shù)據(jù)作為候選輔助數(shù)據(jù)；若這兩個平均量化值差異相差較小，則這兩景候選輔助數(shù)據(jù)都作為所述最佳輔助數(shù)據(jù)；

情況4：若待修復(fù)時刻T0數(shù)據(jù)不是時序中第一個數(shù)據(jù)和最后一個數(shù)據(jù)，但在以T0時刻為分界線的兩組所述候選輔助數(shù)據(jù)序列中，只能在一組候選輔助數(shù)據(jù)中找到與T0時刻數(shù)據(jù)有效像元重疊數(shù)足夠多的數(shù)據(jù)，則篩選與T0時刻有效像元平均量化值差異最小的一景MODIS數(shù)據(jù)作為所述最佳輔助數(shù)據(jù)；

情況5：若所述候選輔助數(shù)據(jù)序列中找到的與T0時刻數(shù)據(jù)有效像元重疊數(shù)較少，無法建立擬合關(guān)系，則暫不處理，直接進(jìn)入MODIS產(chǎn)品空值修復(fù)這一步驟，選擇T0時刻前后修復(fù)后的數(shù)據(jù)作為所述最佳輔助數(shù)據(jù)

③MODIS產(chǎn)品空值修復(fù)：基于時空互補(bǔ)信息的MODIS定量遙感產(chǎn)品修復(fù)，即把一景含無效數(shù)據(jù)的MODIS產(chǎn)品作為目標(biāo)數(shù)據(jù)，根據(jù)MODIS空值區(qū)域在不同時相有所差別的特點(diǎn)，利用時序具有對應(yīng)觀測信息的輔助數(shù)據(jù)對所述目標(biāo)數(shù)據(jù)中的無效區(qū)域進(jìn)行修復(fù)，根據(jù)最佳輔助數(shù)據(jù)的篩選這一步驟中匹配的待修復(fù)數(shù)據(jù)及其所述最佳輔助數(shù)據(jù)的數(shù)量，共有多種執(zhí)行產(chǎn)品修復(fù)的情況；

執(zhí)行產(chǎn)品修復(fù)的情況共有三種情況，其分別為：

情況1：若是修復(fù)前的一景輔助數(shù)據(jù)修復(fù)，以待修復(fù)數(shù)據(jù)T₀和輔助數(shù)據(jù)T_x為例，設(shè)T₀上任一需修復(fù)的像元為DN_0，輔助數(shù)據(jù)T_X上對應(yīng)的像元為DN_X；以DN_X為中心，開一個大小為Nw×Nw的窗口，統(tǒng)計窗口內(nèi)的所有有效像元，計算其標(biāo)準(zhǔn)差S_C；以S_C為閾值，在窗口內(nèi)搜索DN_X的相似像元，當(dāng)找到的相似像元數(shù)目少于規(guī)定的最小數(shù)目H時擴(kuò)大窗口，直到滿足條件或達(dá)到窗口大小為止；如果達(dá)到窗口上限時相似像元仍少于H，取消約束條件，將所有窗口內(nèi)的點(diǎn)納入計算；則T₀時刻待修復(fù)數(shù)據(jù)中的無效像素修復(fù)后的值通過T_X時刻輔助影像上對應(yīng)區(qū)域的像素值計算得到恢復(fù)后的像素值：用公式表達(dá)為：

DN_0＝G*DN_X+B

G為兩幅數(shù)據(jù)間的增益量，B為偏移量，可通過兩幅數(shù)據(jù)間相似像元加權(quán)回歸求解：

其中，DN_0i和DN_Xi分別表示T₀時刻待修復(fù)影像和T_X時刻輔助影像中參與計算的第i個相似像素，和表示T₀時刻待修復(fù)影像和T_X時刻輔助影像中參與計算的N個相似像素的平均值，w_i表示第i個相似像素的權(quán)重，由T_X時刻輔助影像中相似像元(χ_i,y_i)與中心像元(χ_t,y_t)的量化值差異與空間距離決定：

D_i＝|DN_Xi-DN_X|*((χ_i-χ_t)²+(y_i-y_t)²)

情況2：若是修復(fù)前的兩景最優(yōu)輔助數(shù)據(jù)修復(fù)：DN_X和DN_Y，每景輔助數(shù)據(jù)可按照本階段的情況1各得到一個修復(fù)結(jié)果，對這兩個結(jié)果進(jìn)行時相加權(quán)得到最終結(jié)果，其時相加權(quán)函數(shù)為：

則修復(fù)結(jié)果公式為：

DN_0＝DN_X*W_TX+DN_Y*W_TY

情況3：若是修復(fù)后的兩景最優(yōu)輔助數(shù)據(jù)修復(fù)，當(dāng)本階段的情況1和情況2執(zhí)行完成后，利用T₀時刻前后修復(fù)好的兩景數(shù)據(jù)T_P和T_q作為所述最佳輔助數(shù)據(jù)時，根據(jù)反時間間隔加權(quán)計算修復(fù)值：

DN_0＝DN_P*(T_q-T₀)/(T_q-T_p)+DN_Q*(T₀-T_p)/(T_q-T_p)

其中，DN_P和DN_Q為修復(fù)好的輔助數(shù)據(jù)上與待修復(fù)影像上DN_0對應(yīng)的像元。