[發(fā)明專利]一種面向田塊尺度作物生長監(jiān)測的遙感影像時(shí)空融合方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811312555.4
• 申請(qǐng)日: 2018-11-06
• 公開（公告）號(hào): CN109523498B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程濤;江佳樂;姬旭升;姚霞;田永超;朱艷;曹衛(wèi)星
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/50
• 分類號(hào): G06T5/50;G06N3/00
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責(zé)任公司 32218
• 代理人: 莫英妍;徐冬濤

1.一種面向田塊尺度作物生長監(jiān)測的遙感影像時(shí)空融合方法，其特征在于，具體包括以下步驟：

步驟1：獲取一對(duì)準(zhǔn)同步的中高分辨率影像及一景獲取自作物生長季內(nèi)且不同于中高分辨率影像對(duì)的獲取時(shí)間的待融合中分辨率影像，并對(duì)上述影像進(jìn)行預(yù)處理，其中，準(zhǔn)同步指的是獲取的時(shí)間差不超過5天；

步驟2：基于預(yù)處理后的中高分辨率影像對(duì)，利用二維高斯函數(shù)和粒子群優(yōu)化算法，構(gòu)建空間尺度匹配濾波函數(shù)，并應(yīng)用于兩景中分辨率影像，兩景中分辨率影像分別是與高分辨率影像獲取時(shí)間準(zhǔn)同步的中分辨率影像以及待融合中分辨率影像；

步驟3：基于濾波處理后的兩景中分辨率影像，以像元為處理單元，計(jì)算中分辨率影像獲取時(shí)間間隔內(nèi)的光譜變化速率；

步驟4：將高分辨率影像逐像元乘以對(duì)應(yīng)的光譜變化速率，生成待融合中分辨率影像對(duì)應(yīng)時(shí)間的高分辨率影像。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向田塊尺度作物生長監(jiān)測的遙感影像時(shí)空融合方法，其特征在于，步驟1中預(yù)處理具體包括：

步驟1-1：對(duì)非反射率產(chǎn)品進(jìn)行輻射定標(biāo)、大氣校正、幾何校正，獲得反射率數(shù)據(jù)；

步驟1-2：將中、高分辨率影像重投影到相同的坐標(biāo)系；

步驟1-3：利用最近鄰插值法將統(tǒng)一坐標(biāo)系后的中分辨率影像數(shù)據(jù)重采樣至高分辨率，得到與高分辨率影像一致的空間分辨率影像數(shù)據(jù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的面向田塊尺度作物生長監(jiān)測的遙感影像時(shí)空融合方法，其特征在于，步驟2中構(gòu)建空間尺度匹配濾波具體包括：

步驟2-1：利用二維高斯函數(shù)模擬高空間分辨率傳感器的系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)；

步驟2-2：通過旋轉(zhuǎn)并移動(dòng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)，建立空間匹配濾波；

步驟2-3：利用粒子群優(yōu)化算法，優(yōu)化空間匹配濾波參數(shù)，得到最優(yōu)空間匹配濾波。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面向田塊尺度作物生長監(jiān)測的遙感影像時(shí)空融合方法，其特征在于，步驟2-1中的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的公式為：

其中，x、y分別表示東-西方向和南-北方向，F(xiàn)WHM為高斯函數(shù)的半峰全寬，X、Y分別為東-西方向和南-北方向上點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)寬度的一半，σ_x、σ_y分別為東-西方向和南-北方向上的標(biāo)準(zhǔn)差，G為高斯函數(shù)，PSF為點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面向田塊尺度作物生長監(jiān)測的遙感影像時(shí)空融合方法，其特征在于，步驟2-2中的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)旋轉(zhuǎn)的公式為：

其中，θ為點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)以南-北為軸逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的角度；

位移過程是將SMF(FWHM_x,FWHM_y,θ)向東-西、南-北方向分別平移shift_x和shift_y的距離。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面向田塊尺度作物生長監(jiān)測的遙感影像時(shí)空融合方法，其特征在于，步驟2-3中的粒子群優(yōu)化算法的代價(jià)函數(shù)為：

其中，RMSE為均方根誤差，為濾波處理后的中分辨率影像，b_n代表第n個(gè)波段，t₀為參考時(shí)間，F(xiàn)(b_n,t₀)為獲取自參考時(shí)間t₀、波段b_n的高分辨率影像反射率數(shù)據(jù)，N為像元總數(shù)，C(b_n,t₀)為獲取自參考時(shí)間t₀、波段b_n的經(jīng)過步驟1預(yù)處理后的中分辨率影像反射率數(shù)據(jù)，SMF(b_n)為波段b_n的空間匹配濾波函數(shù)，代表卷積運(yùn)算。