一种图像地形辐射校正方法及装置制造方法及图纸

本申请提出一种图像地形辐射校正方法，该包括：读取待校正图像的太阳天顶角和太阳方位角；利用数字高程模型计算得到坡度和坡向，以及参考遮蔽因子；根据坡度计算得到天空观测因子，以及根据太阳天顶角、坡度、坡向和太阳方位角计算得到太阳有效入射角；提取待校正图像的阴影区，以及利用参考遮蔽因子对阴影区进行校正，确定遮蔽因子；利用辐射传输模型计算得到大气相关辐射量；根据太阳天顶角、天空观测因子、太阳有效入射角、遮蔽因子以及大气相关辐射量，利用预设的反射率计算公式或相对反射率计算公式，计算得到待校正图像各像元的反射率。上述方法能够用于对图像进行地形辐射校正，实现对图像的地形辐射校正。

A Method and Device for Radiation Correction of Image Topography

【技术实现步骤摘要】
一种图像地形辐射校正方法及装置
本申请涉及图像辐射处理
，更具体地说，尤其涉及一种图像地形辐射校正方法及装置。
技术介绍
随着遥感技术发展，高分辨率图像日益增多，相关应用越来越广泛。但随着分辨率的提高，由于地形起伏造成的图像辐射畸变表现的越来越明显，比如山体阴坡与阳坡的同一类地物在图像上表现出显著差异，对图像分类或者其他定量遥感应用带来很大困难。因此，对图像进行地形辐射校正处理，是高分辨率图像在遥感技术中应用的迫切需求。
技术实现思路
基于上述需求，本申请提出一种图像地形辐射校正方法及装置，能够实现对图像的地形辐射校正处理。一种图像地形辐射校正方法，包括：读取待校正图像的太阳天顶角和太阳方位角；利用数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用所述数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子；根据所述坡度计算得到所述待校正图像的天空观测因子，以及根据所述太阳天顶角、所述坡度、所述坡向和所述太阳方位角计算得到太阳有效入射角；提取所述待校正图像的阴影区，以及利用所述参考遮蔽因子对所述阴影区进行校正处理，确定遮蔽因子；利用辐射传输模型计算得到所述待校正图像的大气相关辐射量；其中，所述大气相关辐射量包括大气上行透过率、下行透过率、地面直射辐照度和地面散射辐照度；根据所述太阳天顶角、所述天空观测因子、所述太阳有效入射角、所述遮蔽因子以及所述大气相关辐射量，利用预设的反射率计算公式或相对反射率计算公式，计算得到所述待校正图像各像元的反射率。可选的，在读取待校正图像的太阳天顶角和太阳方位角之前，所述方法还包括：参照待校正图像的投影方式对数字高程模型进行重投影，使所述待校正图像的投影方式与所述数字高程模型的投影方式一致；和/或，根据数字高程模型的地理范围对待校正图像进行裁剪处理，使所述数字高程模型的地理范围覆盖所述待校正图像整个图像。可选的，所述利用数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用所述数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子，包括：当数字高程模型与所述待校正图像的分辨率相同时，直接利用所述数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用所述数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子；当数字高程模型的分辨率高于所述待校正图像的分辨率时，先按照所述待校正图像的分辨率对所述数字高程模型进行重采样处理，然后利用重采样后的数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用重采样后的数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子；当数字高程模型的分辨率低于所述待校正图像的分辨率时，在利用所述数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用所述数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子后，按照所述待校正图像的分辨率对计算得到的坡度、坡向和参考遮蔽因子进行重采样处理。可选的，所述提取所述待校正图像的阴影区，以及利用所述参考遮蔽因子对所述阴影区进行校正处理，确定遮蔽因子，包括：利用直方图方法提取所述待校正图像中的阴影区，得到图像自身遮蔽因子；利用所述参考遮蔽因子剔除所述图像自身遮蔽因子中的水体和云阴影，确定遮蔽因子。可选的，所述根据所述太阳天顶角、所述天空观测因子、所述太阳有效入射角、所述遮蔽因子以及所述大气相关辐射量，利用预设的反射率计算公式或相对反射率计算公式，计算得到所述待校正图像各像元的反射率，包括：当所述待校正图像具有辐射定标系数时，根据所述辐射定标系数，以及所述太阳天顶角、所述天空观测因子、所述太阳有效入射角、所述遮蔽因子和所述大气相关辐射量，利用预设的反射率计算公式，计算得到所述待校正图像的像元反射率；当所述待校正图像不具备辐射定标系数时，根据所述太阳天顶角、所述天空观测因子、所述太阳有效入射角、所述遮蔽因子以及所述大气相关辐射量，利用预设的相对反射率计算公式，计算得到所述待校正图像的像元反射率。可选的，所述预设的相对反射率计算公式为：其中，DN(x,y)表示像元灰度值，DNba表示程辐射对应的像元值，τv表示大气上行透过率，b(x,y)表示遮蔽因子，Edir表示地面直射辐照度，τs表示大气下行透过率，β表示太阳有效入射角，Edif表示地面散射辐照度，θs表示太阳天顶角，Vsky(x,y)表示天空观测因子，Eiter表示邻近像元的多次反射辐照度。可选的，所述方法还包括：对所述待校正图像非阴影区域像元的反射率进行校正处理。可选的，所述方法还包括：对所述待校正图像阴影边界区域进行平滑处理。一种图像地形辐射校正装置，包括：数据读取单元，用于读取待校正图像的太阳天顶角和太阳方位角；第一计算单元，用于利用数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用所述数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子；第二计算单元，用于根据所述坡度计算得到所述待校正图像的天空观测因子，以及根据所述太阳天顶角、所述坡度、所述坡向和所述太阳方位角计算得到太阳有效入射角；第三计算单元，用于提取所述待校正图像的阴影区，以及利用所述参考遮蔽因子对所述阴影区进行校正处理，确定遮蔽因子；第四计算单元，用于利用辐射传输模型计算得到所述待校正图像的大气相关辐射量；其中，所述大气相关辐射量包括大气上行透过率、下行透过率、地面直射辐照度和地面散射辐照度；第五计算单元，用于根据所述太阳天顶角、所述天空观测因子、所述太阳有效入射角、所述遮蔽因子以及所述大气相关辐射量，利用预设的反射率计算公式或相对反射率计算公式，计算得到所述待校正图像各像元的反射率。可选的，所述装置还包括：预处理单元，用于参照待校正图像的投影方式对数字高程模型进行重投影，使所述待校正图像的投影方式与所述数字高程模型的投影方式一致；和/或，根据数字高程模型的地理范围对待校正图像进行裁剪处理，使所述数字高程模型的地理范围覆盖所述待校正图像整个图像。可选的，所述第一计算单元利用数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用所述数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子时，具体用于：当数字高程模型与所述待校正图像的分辨率相同时，直接利用所述数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用所述数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子；当数字高程模型的分辨率高于所述待校正图像的分辨率时，先按照所述待校正图像的分辨率对所述数字高程模型进行重采样处理，然后利用重采样后的数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用重采样后的数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子；当数字高程模型的分辨率低于所述待校正图像的分辨率时，在利用所述数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用所述数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子后，按照所述待校正图像的分辨率对计算得到的坡度、坡向和参考遮蔽因子进行重采样处理。可选的，所述第三计算单元提取所述待校正图像的阴影区，以及利用所述参考遮蔽因子对所述阴影区进行校正处理，确定遮蔽因子时，具本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种图像地形辐射校正方法，其特征在于，包括：读取待校正图像的太阳天顶角和太阳方位角；利用数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用所述数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子；根据所述坡度计算得到所述待校正图像的天空观测因子，以及根据所述太阳天顶角、所述坡度、所述坡向和所述太阳方位角计算得到太阳有效入射角；提取所述待校正图像的阴影区，以及利用所述参考遮蔽因子对所述阴影区进行校正处理，确定遮蔽因子；利用辐射传输模型计算得到所述待校正图像的大气相关辐射量；其中，所述大气相关辐射量包括大气上行透过率、下行透过率、地面直射辐照度和地面散射辐照度；根据所述太阳天顶角、所述天空观测因子、所述太阳有效入射角、所述遮蔽因子以及所述大气相关辐射量，利用预设的反射率计算公式或相对反射率计算公式，计算得到所述待校正图像各像元的反射率。

【技术特征摘要】
1.一种图像地形辐射校正方法，其特征在于，包括：读取待校正图像的太阳天顶角和太阳方位角；利用数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用所述数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子；根据所述坡度计算得到所述待校正图像的天空观测因子，以及根据所述太阳天顶角、所述坡度、所述坡向和所述太阳方位角计算得到太阳有效入射角；提取所述待校正图像的阴影区，以及利用所述参考遮蔽因子对所述阴影区进行校正处理，确定遮蔽因子；利用辐射传输模型计算得到所述待校正图像的大气相关辐射量；其中，所述大气相关辐射量包括大气上行透过率、下行透过率、地面直射辐照度和地面散射辐照度；根据所述太阳天顶角、所述天空观测因子、所述太阳有效入射角、所述遮蔽因子以及所述大气相关辐射量，利用预设的反射率计算公式或相对反射率计算公式，计算得到所述待校正图像各像元的反射率。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在读取待校正图像的太阳天顶角和太阳方位角之前，所述方法还包括：参照待校正图像的投影方式对数字高程模型进行重投影，使所述待校正图像的投影方式与所述数字高程模型的投影方式一致；和/或，根据数字高程模型的地理范围对待校正图像进行裁剪处理，使所述数字高程模型的地理范围覆盖所述待校正图像整个图像。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用所述数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子，包括：当数字高程模型与所述待校正图像的分辨率相同时，直接利用所述数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用所述数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子；当数字高程模型的分辨率高于所述待校正图像的分辨率时，先按照所述待校正图像的分辨率对所述数字高程模型进行重采样处理，然后利用重采样后的数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用重采样后的数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子；当数字高程模型的分辨率低于所述待校正图像的分辨率时，在利用所述数字高程模型计算得到所述待校正图像的地形坡度和坡向，以及利用所述数字高程模型结合所述太阳天顶角和所述太阳方位角，计算得到参考遮蔽因子后，按照所述待校正图像的分辨率对计算得到的坡度、坡向和参考遮蔽因子进行重采样处理。4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述提取所述待校正图像的阴影区，以及利用所述参考遮蔽因子对所述阴影区进行校正处理，确定遮蔽因子，包括：利用直方图方法提取所述待校正图像中的阴影区，得到图像自身遮蔽因子；利用所述参考遮蔽因子剔除所述图像自身遮蔽因子中的水体和云阴影，确定遮蔽因子。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所...

【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，丁一帆，闫东川，陈正超，赵广宁，王霁云，
申请(专利权)人：中国科学院遥感与数字地球研究所，丁一帆，闫东川，赵广宁，王霁云，
类型：发明
国别省市：北京,11