[發(fā)明專利]一種通用的基于遙感影像分割單元的地形校正優(yōu)化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010059443.3
• 申請(qǐng)日: 2020-01-19
• 公開（公告）號(hào): CN111257854B
• 公開（公告）日: 2023-05-02
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 嚴(yán)恩萍;莫登奎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中南林業(yè)科技大學(xué)
• 主分類號(hào): G01S7/497
• 分類號(hào): G01S7/497
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 楊采良

本發(fā)明屬于光學(xué)遙感影像預(yù)處理的技術(shù)領(lǐng)域，公開了一種通用的基于遙感影像分割單元的地形校正優(yōu)化方法，利用DEM數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的坡度圖和坡向圖；計(jì)算給定光學(xué)遙感數(shù)據(jù)的光照?qǐng)D；進(jìn)行遙感影像的自動(dòng)分割，基于高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)的多參數(shù)分割結(jié)果，結(jié)合GPS實(shí)地測(cè)量結(jié)果評(píng)價(jià)分割精度；基于光照?qǐng)D，利用分割后的矢量圖層逐一裁剪，獲得基于分割單元的IC?map；按照逐單元從左到右自上而下的順序?qū)γ總€(gè)分割單元的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行估算，保持整幅影像每個(gè)分割單元均有一個(gè)經(jīng)驗(yàn)參數(shù)；以旋轉(zhuǎn)校正模型為例，構(gòu)建基于分割單元的地形校正優(yōu)化模型。本發(fā)明具有普遍適用性，可為傳統(tǒng)的地形校正模型優(yōu)化提供一種參考。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光學(xué)遙感影像預(yù)處理的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種通用的基于遙感影像分割單元的地形校正優(yōu)化方法。

背景技術(shù)

地表物體的表面反射率是定量遙感進(jìn)行計(jì)算的重要依據(jù)，但是遙感數(shù)據(jù)在成像過程中容易受諸多因素的干擾，導(dǎo)致山區(qū)不同位置接收到的有效太陽輻射差別明顯，即使坡度相同的同一地物，由于坡向的影響會(huì)顯示不同灰度值；不同的地物由于陰影的存在可能表現(xiàn)出相似灰度值，即“同物異譜”和“異物同譜”的現(xiàn)象。因此對(duì)山區(qū)遙感影像進(jìn)行地形校正具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，特別是在我國山區(qū)面積約占國土陸域總面積69％的具體國情下，地形校正是必不可少的前提。

為消除地形效應(yīng)對(duì)遙感影像的影響，國內(nèi)外學(xué)者從上世紀(jì)80年代開始致力于各種地形校正模型的研究，概括起來主要有三類：經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀⑽锢砟Ｐ秃桶虢?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀＝?jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ途哂泻?jiǎn)單、易實(shí)現(xiàn)、適用性強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，但其理論基礎(chǔ)不完備；物理模型側(cè)重于機(jī)理研究，具有明確的物理意義，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜、輸入?yún)?shù)較多；半經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ途C合了前兩者的優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于山區(qū)遙感影像的地形校正，然而其只適用于地形起伏較小的區(qū)域，地形起伏較大的區(qū)域精度仍然較低。隨著地形校正研究的深入，一些改進(jìn)的模型陸續(xù)用于復(fù)雜山區(qū)的地形校正，如SCS+C校正、旋轉(zhuǎn)校正，坡度匹配模型。雖然這些模型均能取得較好的校正效果，但它們的性能往往過度依賴由像元反射率和太陽入射角余弦擬合的經(jīng)驗(yàn)參數(shù)。

綜上所述，現(xiàn)有地形校正模型均過度依賴研究區(qū)，且相同的地形校正模型在不同的試驗(yàn)區(qū)具有明顯不同的校正效果，沒有一種普適的地形校正模型；校正效果好的模型往往來自一些面積相對(duì)較小的研究區(qū)，且整幅影像所有像元使用一個(gè)全局參數(shù)，存在地域性強(qiáng)、通用性差的缺陷，無法滿足大區(qū)域遙感影像的需要。

解決上述技術(shù)問題的難度：分割參數(shù)的設(shè)置直接影響到地形校正模型經(jīng)驗(yàn)參數(shù)的估計(jì)精度。對(duì)于異質(zhì)性高的遙感影像不存在普適的分割參數(shù)，需要構(gòu)建一套完整的理論技術(shù)進(jìn)行分割參數(shù)的優(yōu)選，參數(shù)的敏感性與穩(wěn)定性需要做系統(tǒng)的評(píng)價(jià)。

解決上述技術(shù)問題的意義：本發(fā)明提出的基于遙感影像分割單元的地形校正優(yōu)化方法能夠更好地適應(yīng)復(fù)雜山區(qū)地形的起伏變化，恢復(fù)山區(qū)遙感影像的真實(shí)光譜信息，避免全局參數(shù)估計(jì)的盲目性，進(jìn)而為傳統(tǒng)的地形校正模型優(yōu)化提供一種參考，服務(wù)于大區(qū)域森林監(jiān)測(cè)及相近領(lǐng)域的光學(xué)遙感影像預(yù)處理。

發(fā)明內(nèi)容

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種通用的基于遙感影像分割單元的地形校正優(yōu)化方法。

本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種通用的基于遙感影像分割單元的地形校正優(yōu)化方法，所述通用的基于遙感影像分割單元的地形校正優(yōu)化方法包括：

步驟一，輸入光學(xué)遙感影像、默認(rèn)參數(shù)、DEM數(shù)據(jù)以及其他測(cè)試數(shù)據(jù)；

步驟二，處理遙感數(shù)據(jù)，利用DEM數(shù)據(jù)生成相應(yīng)的坡度圖和坡向圖；計(jì)算給定光學(xué)遙感數(shù)據(jù)的光照?qǐng)D；

步驟三，利用Mean?shift進(jìn)行遙感影像的自動(dòng)分割，隨后采用k-mean算法進(jìn)行聚類融合，基于聚類融合結(jié)果，結(jié)合GPS實(shí)地測(cè)量結(jié)果評(píng)價(jià)分割精度；

步驟四，基于步驟二計(jì)算得到的光照?qǐng)D，利用分割后的矢量圖層逐一裁剪，獲得基于分割單元的IC?map；