首页 | 供应信息 | 求购信息  | 下载系统 | 技术资讯 | 企业信息 | 产品信息 | 论文信息 | 展会信息 | 在线工具
作者: 发布时间:2017-04-10 来源: 繁体版
  孙舜蓉  (工业和信息化部电信设备认证中心,北京 100088) 摘要:为了满足遥感卫星实时云检测要求,提出了一种基于光谱角的云检测算法。首先在多光谱谱段构成的欧式空间中构造参考云矢

  孙舜蓉i59自动化在线网

  (工业和信息化部电信设备认证中心,北京 100088)i59自动化在线网

        摘要:为了满足遥感卫星实时云检测要求,提出了一种基于光谱角的云检测算法。首先在多光谱谱段构成的欧式空间中构造参考云矢量;然后计算图像中各像元矢量与参考云矢量的光谱角,对光谱角进行高斯滤波生成云掩膜;最后计算得到图像中云量百分比。利用该算法对156景人工标注过的LandSat?7有云图像进行云检测,结果表明本文算法云检测整体精度能到达83.6%,平均执行速度为360 ms。本文算法原理简单,执行速度快,检测效果好,具有星上实时应用潜力。i59自动化在线网

  关键词:云污染;多光谱遥感;光谱角;云检测i59自动化在线网

  中图分类号:P407.8文献标识码:ADOI: 10.19358/j.issn.1674-7720.2017.06.006i59自动化在线网

  引用格式:孙舜蓉. 一种基于光谱角原理的多光谱遥感图像云检测算法[J].微型机与应用,2017,36(6):16-18,21.i59自动化在线网

  0引言i59自动化在线网

  未来的遥感卫星将向着更高空间分辨率、更高时间分辨率、更高光谱分辨率以及更高辐射分辨率的方向发展,这将导致图像数据量的成倍增长,给星上硬件资源带来巨大压力。中国科学院地理空间数据云系统[1]对2014年1月1日到2015年1月1日的Landsat 7 ETM+ 湖北省的135景图像进行云量统计,结果见表1所示。若定义云量小于5%的图像为干净图像,则该比例仅为20%,即80%的图像都或多或少地被云图污染。云量在80%以上的图像55景,占总图像的40.78%,这部分图像属于云图严重污染图像,基本上没有应用价值,因此可以不需要从卫星下传到地面。同样的结论可以从CNES(法国空间研究中心)对SPOT5图像的统计中得到。地面神经网络分类器对SPOT5图像分类结果表明80%以上为“有云”。i59自动化在线网

006.jpgi59自动化在线网

  除气象卫星外,云图在高分辨率遥感图像中有害无益,一是污染图像,对地物识别造成困难;二是占用了大量宝贵的运算和存储资源;三是占用有限的传输带宽。这三方面使得相机有效成像时间缩短,极大地限制了卫星的成像能力。因此,开发星上实时高效的云检测算法势在必行。星上可根据云量的检测结果对原始图像进行针对性的处理,可以有效改善卫星成像效率,然而星上云检测远不如地面云检测成熟。i59自动化在线网

  云检测算法在文献[2]、[3]中得到很好的归纳总结。总之,现有算法具有以下特点:i59自动化在线网

  (1)云判算法多为地面应用,发展比较成熟,但星上实时云判研究较少。i59自动化在线网

  (2)单谱段云图检测基于图像阈值、图像纹理进行云判别。由于云千变万化,云检测分类器往往难以区分与云具有相似纹理的冰雪下垫面。i59自动化在线网

  (3)云检测算法针对特定的传感器进行量身定制,还没有一种云检测算法能适应所有类型的传感器。i59自动化在线网

  (4)地面算法较为复杂,不适合直接移植到星上应用,基于光谱和纹理的分类思想具有借鉴意义。i59自动化在线网

  本文在分析云和典型地物的光谱反射率特性的基础上,给出利用光谱角进行云检测的算法原理和步骤,然后对比自动云覆盖评估算法,给出云检测结果以及代码执行效率,最后给出分析结论。i59自动化在线网

1算法原理及实现流程i59自动化在线网

  不同地物由于物理特征的不同,各自具有独特的光谱反射特性。图1为云和典型地物的光谱反射率曲线。由图1可见,在0.4μm ~0.9μm可见光区域,云具有相对高的反射率,但是比冰雪低;在1.4μm以上的短波红外谱段,云的反射率比冰雪、土壤和植被的反射率都高。多光谱探测器的光谱响应在其谱段范围内响应是近似线性的,那么,典型地物反射率曲线等价于探测器对地物的光谱响应曲线,也就是说地物反射率越高,表现为图像的量化值越大。而且,谱段越多,光谱分辨率越高,描绘的光谱曲线越完整,利用发射率信息对地物的区分度就越高。本文提出一种利用光谱矢量表征地物,进而利用光谱矢量与标准地物参考矢量之间的相似性,即光谱角的大小和矢量长度来对地物进行分类的方法,原理描述如下。i59自动化在线网

001.jpgi59自动化在线网

  对于具有n个谱段的多光谱图像,图像像元可用n维矢量来表示,例如图2中的Pi。假设Pr为某地物参考矢量,若Pi与Pr的指向相近,且长度也相近,则可以认为Pi与Pr相似。Pi的长度可以通过对Pi的求模操作即|Pi|来得到,而Pi与Pr间的光谱角可用如下数学表达式得到:i59自动化在线网

  αi=arccos(Pi·Pr/|Pi|·|Pr|)(1)i59自动化在线网

  式中:αi为图像像元矢量与参考像元矢量之间的夹角,即光谱角,代表了光谱响应的相似性,其变化范围是[0,π/2]。Pi·Pr为矢量点乘操作,|Pi|表示Pi的长度,|Pr|表示Pr的长度。光谱角度越小,同时矢量长度越接近,则被估计像元的光谱响应与参考像元的光谱响应就越相似,参考物与被估计像元为同一类型的概率就越高。如图2所示,假设图像有3个谱段,分别用i,j,k表示,αi就是像元Pi与参考像元Pr之间的光谱角。i59自动化在线网

  i59自动化在线网

002.jpg


一种基于光谱角原理的多光谱遥感图像云检测算法
评论】【加入收藏夹】【 】【关闭
※ 相关信息
无相关信息
※ 其他信息
访问数: | 共有条评论
发表评论
用户名:
密码:
验证码: 看不清楚,点击刷新
匿名发表

 搜索新闻
[提交投稿]  [管理投稿]
 最新新闻
 热点新闻
数据加载中..

网站地图
Autooo.Net 版权所有
Copyright © 2007--2017 All rights reserved