[發(fā)明專利]一種針對(duì)衛(wèi)星時(shí)間序列影像的面向?qū)ο蟮奶钛a(bǔ)方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210055508.6
• 申請(qǐng)日: 2022-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN114359111A
• 公開（公告）日: 2022-04-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王晶;吳錦
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 香港大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T7/10;G06T7/13;G06T7/136;G06K9/62;G06V10/764
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 楊麗爽

本申請(qǐng)公開了一種針對(duì)衛(wèi)星時(shí)間序列影像的面向?qū)ο蟮奶钛a(bǔ)方法，包括：對(duì)衛(wèi)星時(shí)間序列影像進(jìn)行像素級(jí)質(zhì)量控制，將被云和云影污染的像元進(jìn)行標(biāo)記；將距離目標(biāo)影像時(shí)間間隔最短的兩張清晰影像進(jìn)行分割和分類，生成分割圖和分類圖，以形成具有不同類別標(biāo)記的獨(dú)立對(duì)象；尋找與目標(biāo)影像的缺失像元對(duì)應(yīng)的相似像元，并選出參考影像；根據(jù)相似像元在目標(biāo)影像與參考影像之間的相關(guān)性與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，自適應(yīng)采用單張參考影像或兩張參考影像對(duì)缺失像元進(jìn)行填補(bǔ)；對(duì)填補(bǔ)后的目標(biāo)影像進(jìn)行影像后處理。這樣能夠快速且準(zhǔn)確地識(shí)別時(shí)間序列中可用的不受云和云影干擾的相似像元用于數(shù)據(jù)填補(bǔ)，減少對(duì)參考影像的依賴度，提升對(duì)發(fā)生地表覆蓋變化區(qū)域的預(yù)測(cè)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)填補(bǔ)領(lǐng)域，特別是涉及一種針對(duì)衛(wèi)星時(shí)間序列影像的面向?qū)ο蟮奶钛a(bǔ)方法。

背景技術(shù)

PlanetScope衛(wèi)星是目前世界上規(guī)模最大的微小衛(wèi)星星座。PlanetScope衛(wèi)星從2014年1月開始至今已經(jīng)集群式發(fā)射了180多顆微小衛(wèi)星，構(gòu)成了全球?qū)Φ赜^測(cè)網(wǎng)絡(luò)，實(shí)現(xiàn)了近乎每天更新一次全球數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)成像空間分辨率達(dá)到了3m，包含藍(lán)、綠、紅、近紅外四個(gè)光譜波段，為監(jiān)測(cè)地表精細(xì)尺度的變化提供了前所未有的機(jī)會(huì)。然而，和其他傳統(tǒng)光學(xué)衛(wèi)星一樣，PlanetScope衛(wèi)星也面臨一個(gè)關(guān)鍵問題，即頻繁出現(xiàn)的云和云陰影會(huì)對(duì)可見光信號(hào)造成干擾，導(dǎo)致云和云影下的數(shù)據(jù)缺失，大大限制了PlanetScope衛(wèi)星遙感觀測(cè)的廣泛應(yīng)用。特別是對(duì)需要連續(xù)時(shí)間序列觀測(cè)的地表覆蓋變化監(jiān)測(cè)、物候監(jiān)測(cè)等應(yīng)用極為不利，因此需要對(duì)缺失數(shù)據(jù)進(jìn)行填補(bǔ)。但是目前尚沒有針對(duì)PlanetScope衛(wèi)星的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法。

現(xiàn)有的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法主要是針對(duì)中等分辨率或者粗分辨率衛(wèi)星數(shù)據(jù)進(jìn)行填補(bǔ)，并不適用于新興的PlanetScope衛(wèi)星數(shù)據(jù)，主要包括以下兩個(gè)原因：(1)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法隨缺失的像元數(shù)增大，精度和效率將會(huì)大大降低。而由于微小衛(wèi)星相較于傳統(tǒng)衛(wèi)星的超高空間分辨率，大面積的云或者云影出現(xiàn)的機(jī)會(huì)更大，造成較大的數(shù)據(jù)缺失。(2)現(xiàn)有的數(shù)據(jù)填補(bǔ)方法的精度依賴于相鄰參考影像的選取，對(duì)未發(fā)生地表覆蓋類型變化的區(qū)域精度較高，而對(duì)于發(fā)生快速地表覆蓋類型變化的區(qū)域不確定性較大。由于微小衛(wèi)星超高的空間分辨率，導(dǎo)致大面積數(shù)據(jù)缺失和景觀異質(zhì)性，難以選取合適的參考影像進(jìn)行數(shù)據(jù)填補(bǔ)。

因此，如何針對(duì)微小衛(wèi)星(如PlanetScope衛(wèi)星)解決影像受云影污染造成的數(shù)據(jù)缺失問題，是本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)衛(wèi)星時(shí)間序列影像的面向?qū)ο蟮奶钛a(bǔ)方法，可以快速且準(zhǔn)確地識(shí)別時(shí)間序列中可用的不受云和云影干擾的空間相似像元用于數(shù)據(jù)填補(bǔ)，減少對(duì)參考影像的依賴度。其具體方案如下：

一種針對(duì)衛(wèi)星時(shí)間序列影像的面向?qū)ο蟮奶钛a(bǔ)方法，包括：

對(duì)衛(wèi)星時(shí)間序列影像進(jìn)行像素級(jí)質(zhì)量控制，將被云和云影污染的像元進(jìn)行標(biāo)記；

將距離目標(biāo)影像時(shí)間間隔最短的兩張清晰影像進(jìn)行分割和分類，生成分割圖和分類圖，以形成具有不同類別標(biāo)記的獨(dú)立對(duì)象；

根據(jù)所述具有不同類別標(biāo)記的獨(dú)立對(duì)象，尋找與所述目標(biāo)影像的缺失像元對(duì)應(yīng)的相似像元，并選出參考影像；

根據(jù)所述相似像元在所述目標(biāo)影像與參考影像之間的相關(guān)性與預(yù)設(shè)閾值的比較結(jié)果，自適應(yīng)采用單張參考影像或兩張參考影像對(duì)所述缺失像元進(jìn)行填補(bǔ)；

對(duì)填補(bǔ)后的所述目標(biāo)影像進(jìn)行影像后處理。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述針對(duì)衛(wèi)星時(shí)間序列影像的面向?qū)ο蟮奶钛a(bǔ)方法中，在所述對(duì)衛(wèi)星時(shí)間序列影像進(jìn)行像素級(jí)質(zhì)量控制之前，還包括：

通過自動(dòng)云和云影檢測(cè)算法或手動(dòng)云和云影標(biāo)記方式對(duì)衛(wèi)星時(shí)間序列影像進(jìn)行初始的云和云影標(biāo)記。

優(yōu)選地，在本發(fā)明實(shí)施例提供的上述針對(duì)衛(wèi)星時(shí)間序列影像的面向?qū)ο蟮奶钛a(bǔ)方法中，所述對(duì)衛(wèi)星時(shí)間序列影像進(jìn)行像素級(jí)質(zhì)量控制，將被云和云影污染的像元進(jìn)行標(biāo)記，包括：