[發明專利]一種基于非監督分類的多源遙感影像時空融合方法及系統

有效

• 申請號: 202110168388.6
• 申請日: 2021-02-07
• 公開（公告）號: CN112906531B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 董世元;吳志杰;何煒琪;劉毅
• 申請（專利權）人: 清華蘇州環境創新研究院
• 主分類號: G06V20/13
• 分類號: G06V20/13;G06V10/764;G06V10/80;G06V10/762;G06V10/74
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 范晴;丁浩秋

1.一種基于非監督分類的多源遙感影像時空融合方法，其特征在于，包括以下步驟：

S01：獲取至少一個參考時刻的第一空間分辨率遙感影像、第二空間分辨率遙感影像，及預測時刻的第一空間分辨率遙感影像；

S02：分別對獲取的遙感影像進行預處理，獲取反射率影像數據；

S03：在參考時刻的第二空間分辨率遙感影像上，以目標像元為中心像元，設定鄰域范圍，利用非監督分類方法對鄰域范圍內的像元進行分類，選擇與中心像元為同一類別的像元作為相似像元；

S04：計算相似像元與中心像元之間的空間距離，和同時刻不同空間分辨率遙感影像之間的光譜差異，得到相似像元權重；

S05：根據第二空間分辨率遙感影像的空間信息和第一空間分辨率遙感影像不同時刻的光譜變化信息，以及相似像元權重大小，計算得到預測時刻第二空間分辨率的目標像元值；

所述步驟S04中計算同時刻不同空間分辨率遙感影像之間的光譜差異包括：

使用余弦相似度評價同時刻不同空間分辨率遙感影像之間光譜數據的差異性；計算公式為：

上式中，Cs_ij表示第ij個相似像元與中心像元光譜差異計算結果，F_ijb、C_ijb分別表示同時刻第二空間分辨率、第一空間分辨率第b個波段的第ij個相似像元值，B表示影像波段數量。

2.根據權利要求1所述的基于非監督分類的多源遙感影像時空融合方法，其特征在于，所述步驟S02中還包括對第一空間分辨率遙感影像進行重采樣，得到與第二空間分辨率遙感影像的空間分辨率一樣的影像數據。

3.根據權利要求1所述的基于非監督分類的多源遙感影像時空融合方法，其特征在于，所述步驟S03中利用非監督分類方法對鄰域范圍內的像元進行分類的方法包括：

S31：根據遙感影像特征設置分類數量m；

S32：初始化m個初始聚類中心；

S33：對鄰域范圍內每一個像元x_i，計算它到m個聚類中心的距離并將其分到距離最小的聚類中心所對應的分類中；

S34：對每個類別a_j，利用類別內像元值均值重新計算各個類別聚類中心值大小x_i∈c_i，c_i表示類別內像元數量；

S35：對步驟S33、S34進行迭代。

4.根據權利要求1所述的基于非監督分類的多源遙感影像時空融合方法，其特征在于，所述相似像元權重的計算公式為：

其中，P_ij＝(1-CS_ij)×D_ij，D_ij為第ij個相似像元與中心像元的空間距離，n為鄰域大小。

5.根據權利要求1所述的基于非監督分類的多源遙感影像時空融合方法，其特征在于，所述步驟S05具體包括：

S51：假設不同空間分辨率遙感影像之間存在F_ij＝AC_ij+e的轉換關系，其中A為不同空間分辨率的轉換系數，e為不同空間分辨率影像之間的偏差，利用最小二乘方法，求取轉換系數A；

S52：預測時刻第二空間分辨率的目標像元值的計算公式為：

上式中，F_tp,表示利用tk參考時刻數據計算得到的目標像元值，C_ij,表示預測時刻tp的第一空間分辨率遙感影像的第ij個相似像元值，C_ij,表示參考時刻tk的第一空間分辨率遙感影像第ij個相似像元值，F_tk表示參考時刻tk的第二空間分辨率遙感影像的中心像元值。