[發(fā)明專利]一種遙感影像可見光波段地形落影校正方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110146962.8
• 申請日: 2021-02-03
• 公開（公告）號: CN112964643B
• 公開（公告）日: 2022-04-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江洪;吳勇鋒;麻霞
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學(xué)
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17;G01S7/497;G01S17/89;G06V10/24;G06V20/13;G06V10/764;G06K9/62
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標(biāo)代理有限公司 35100
• 代理人: 陳鼎桂;蔡學(xué)俊

本發(fā)明涉及一種遙感影像可見光波段地形落影校正方法，主要包括影像預(yù)處理、落影提取、SCS+C計算、SEVI計算、樣本制作、機(jī)器學(xué)習(xí)、地形落影校正、地形落影校正效果評價。本發(fā)明能有效消除遙感影像紅、綠、藍(lán)波段的落影干擾，彌補(bǔ)了SEVI只能獲取消除落影干擾的單波段信息的不足，也彌補(bǔ)了常規(guī)基于DEM的地形校正方法在落影失效的不足。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及陰影補(bǔ)償技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種遙感影像可見光波段地形落影校正方法。

背景技術(shù)

地形陰影嚴(yán)重干擾山區(qū)植被信息提取精度，給山區(qū)土地覆被解譯造成巨大困難，因此研究地形陰影光譜信息補(bǔ)償方法具有極其重要的意義。目前的地形陰影校正方法主要有山地輻射傳輸模型、基于DEM數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)校正模型以及波段組合優(yōu)化計算模型等三類。基于山地輻射傳輸模型方法同時考慮太陽直射輻射、大氣散射輻射以及周圍地形反射輻射，效果較好，但模型參數(shù)較多且計算過程復(fù)雜，推廣難度大。基于DEM數(shù)據(jù)的經(jīng)驗(yàn)校正方法以反射率與cosi的統(tǒng)計關(guān)系為基礎(chǔ)進(jìn)行經(jīng)驗(yàn)校正，包括統(tǒng)計-經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀w一化模型、朗伯體反射率模型以及非朗伯體反射率模型，但該類方法只對本影有效，對落影校正效果不佳。基于波段組合優(yōu)化計算模型的方法通過構(gòu)建特殊的植被指數(shù)來獲取消除地形影響后的植被信息，如波段比模型、FCD模型和VBSI指數(shù)、地形調(diào)節(jié)植被指數(shù)、歸一化差值山地植被指數(shù)、陰影消除植被指數(shù)(SEVI)等，然而該類模型只能獲取落影的指數(shù)信息，缺乏多光譜信息。而多光譜信息是遙感影像分類的基礎(chǔ)，對山區(qū)土地利用分類至關(guān)重要。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種遙感影像可見光波段地形落影校正方法，能有效消除遙感影像紅、綠、藍(lán)波段的落影干擾，彌補(bǔ)了SEVI只能獲取消除落影干擾的單波段信息的不足，也彌補(bǔ)了常規(guī)基于DEM的地形校正方法在落影失效的不足。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種遙感影像可見光波段地形落影校正方法，包括以下步驟：

步驟S1：獲取研究區(qū)的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)規(guī)范為同一數(shù)據(jù)格式；

步驟S2：根據(jù)得到的研究區(qū)的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)，進(jìn)行落影提取；

步驟S3：對研究區(qū)地表反射率進(jìn)行SCS+C校正；

步驟S4：對研究區(qū)地表反射率進(jìn)行SEVI計算；

步驟S5：在光照區(qū)內(nèi)生成一定數(shù)目的隨機(jī)樣本點(diǎn)，將隨機(jī)樣本點(diǎn)與SEVI及SCS+C校正后各波段地表反射率相結(jié)合制作樣本集，并按預(yù)設(shè)比例隨機(jī)分為訓(xùn)練樣本集和測試樣本集；

步驟S6：將訓(xùn)練樣本集的SEVI作為自變量，以訓(xùn)練樣本集SCS+C校正后單波段地表反射率為因變量構(gòu)建隨機(jī)森林回歸模型，以測試樣本集對隨機(jī)森林回歸模型進(jìn)行精度預(yù)測；

步驟S7：根據(jù)得到的隨機(jī)森林回歸模型對落影區(qū)可見光波段地表反射率進(jìn)行預(yù)測，補(bǔ)償落影區(qū)可見光波段光譜信息。

進(jìn)一步的，所述步驟S1具體為：

步驟S11:收集覆蓋研究區(qū)的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)和DEM數(shù)據(jù)；

步驟S12:對衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射定標(biāo)和大氣校正，采用研究區(qū)掩膜文件裁剪大氣校正后地表反射率數(shù)據(jù)，得到研究區(qū)地表反射率數(shù)據(jù)；

步驟S13:對DEM數(shù)據(jù)進(jìn)行投影變換、重采樣及裁剪操作，得到研究區(qū)DEM數(shù)據(jù)，最后將獲取數(shù)據(jù)規(guī)范為同一數(shù)據(jù)格式。

進(jìn)一步的，所述步驟S2具體為：

步驟S21：在研究區(qū)分別選取陰影區(qū)、光照區(qū)及水體三類樣本點(diǎn)；

步驟S22：采用隨機(jī)森林分類方法結(jié)合三類樣本點(diǎn)對研究區(qū)進(jìn)行分類，提取總體陰影；

步驟S23：選用如下公式提取本影；