[發明專利]基于地表覆蓋信息的夜光遙感影像去飽和校正方法及系統

有效

• 申請號: 202011391058.5
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112508796B
• 公開（公告）日: 2023-09-01
• 發明（設計）人: 王毓乾;宋雪鵬;鄧志杰;黃承鵬;鄒馨;李岳;肖嘉俊
• 申請（專利權）人: 東華理工大學
• 主分類號: G06T3/60
• 分類號: G06T3/60;G06T7/33;G06T5/00
• 代理公司: 重慶縱義天澤知識產權代理事務所(普通合伙) 50272
• 代理人: 舒夢來

本發明屬于遙感圖像處理技術領域，公開了一種基于地表覆蓋信息的夜光遙感影像去飽和校正方法及系統，選擇與夜光遙感影像同一年內并且能覆蓋整個研究區域的Landsat影像，進行坐標變換；結合研究區域的邊界矢量數據對Landsat影像進行鑲嵌、裁剪得到研究區域的Landsat影像；對穩定夜光遙感影像進行坐標變換使其與Landsat影像的坐標系一致；利用研究區域的邊界矢量數據對影像進行裁剪，將研究區域Landsat影像作為基準影像對影像進行配準，對研究區域內的影像夜光強度值進行去飽和校正。本發明有效地進行DMSP/OLS年穩定夜光影像去飽和校正，較好地反映影像飽和區域中城市的細節信息。

技術領域

本發明屬于遙感圖像處理技術領域，尤其涉及一種基于地表覆蓋信息的夜光遙感影像去飽和校正方法及系統。

背景技術

目前，夜間燈光(Nighttime?light,NTL)與人類活動密切相關，照明設施的密度和強度一定程度上可以反映該區域的人類活動強度和經濟繁榮程度。夜光遙感影像可以反映夜間城鎮燈光，還可以捕捉到森林火災、天然氣燃燒、夜間漁船的發光等,被廣泛地應用于社會經濟參數估算、人口分析、區域發展研究、城市空間分布格局研究、能源消耗、漁業監測、重大事件評估等諸多研究領域。

DMSP/OLS影像是夜光遙感的主要數據源之一，它具有免費獲取、可以探測低強度燈光、經過了消云和背景噪音處理等優點，并且具有目前為止最長的時間序列影像(1992-2013)。但是由于DMSP/OLS傳感器的限制，其中可見光-近紅外波段的灰度值在0-63之間，某些城市中心區域的真實夜光強度值可能會遠遠超過63，但是影像上灰度值只能為63，這種現象叫做DMSP/OLS夜光遙感影像的過飽和現象。DMSP/OLS影像數據在城市的核心區域，廣泛存在燈光過飽和的問題，它掩蓋了飽和區域與周邊區域的燈光強度差異。DMSP/OLS影像的這一不足會影響該數據的應用，特別是在利用該數據進行經濟、人口等相關參數的定量性分析時，會降低結果的精度。

針對DMSP/OLS數據飽和問題，Letu等通過電力消耗數據對DMSP/OLS進行了去飽和校正。Zhang等利用歸一化植被指數(Normalized?Difference?Vegetation?Index，NDVI)來校正飽和NTL，提出了一種植被修正的燈光城市指數。但是在城市發展較快的地區NDVI值的變化不足以反映飽和區NTL的變化，并且NDVI本身也具有易飽和的缺點，還會受到氣候環境的影像，不夠穩定。Wang等采用相對NDVI指數(Relative?NDVI，RNDVI)，倪愿等結合NDVI與改進的歸一化水體指數(Modified?Normalized?Difference?Vegetation?Index，NDWI)校正飽和數據，目的是能更好的去飽和飽和區內的水體，擴大不透水面和水體的反差，它們也都會受NDVI易飽和且不穩定因素的影響。Zhuo等利用了增強型植被指數(enhancedvegetation?index，EVI)代替NDVI，提出一種EVI修正的燈光城市指數(EVI?Adjusted?NTLUrban?Index，EANTLI)。EVI相對于NDVI減小了土壤對植被指數的影響且不易飽和。但EVI指數有一定的年際變化，也有局限性，并且在NTL飽和區域，當EVI指數趨近0時，過度校正了NTL。占玉林等提出了一種基于NDBI的去飽和方法，但由于NDBI中城市的數據值(digitalnumber，DN)值和植被DN值的差距不明顯，導致去飽和效果不是很好。王毓乾提出結合NDBI和NDWI的去飽和方法，在占玉林的方法基礎上抑制了水體區域的夜光強度值。由于多數去飽和模型只是利用少數相關指數進行去飽和處理，很少詳細去進行土地覆蓋類型的燈光強度研究。

通過上述分析，DMSP/OLS數據的飽和問題嚴重的制約了其應用范圍和應用效果，現有的去飽和技術多采用一種或者少數幾種地表覆蓋信息進行去飽和校正，它們不能完整的反映飽和區真實的夜光強度特征。現有技術不能有效對DMSP/OLS年穩定夜光影像進行去飽和校正，影像飽和區域中城市的細節信息不能被較好地反映。

解決以上問題及缺陷的難度為：