本发明专利技术涉及一种基于稳定映射点夜间灯光影像间相互辐射校正方法，其特征在于包括以下步骤：1)读取待相互辐射校正的夜间灯光影像；2)根据读入的夜间灯光影像确定参考地区；3)确定校正参考影像；4)提取影像中的稳定映射点作为相互校正中模型参数的回归解算点；5)将回归解算点中的参考影像DN值与各待校正影像映射的DN值之间建立有理函数校正模型，计算得出校正参数；6)采用步骤5)得出的校正参数对各待校正影像进行校正。本发明专利技术可以广泛应用于未进行辐射定标的夜间稳定灯光强度影像数据搭载的业务型线扫描传感器获取的夜间灯光数据的多卫星传感器、多年际之间的相互辐射校正中。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及，属于遥感影 像处理
技术介绍
夜间灯光影像是指在夜间探测到地表微弱的近红外辐射，从而可以获取不受日光 影响的来自城市、乡镇等含有持久光源的夜间灯光数据，夜间灯光影像将城镇表征为块状 或片状亮斑区域（即灯光区），使之明显区别于黑暗的乡村背景（即无灯光区），有效避免了 传统遥感影像产生的城镇区域与非城镇区域的混淆问题，为监测人类经济活动提供了一种 独特的数据获取手段。夜光遥感数据相对于白天遥感数据来说，具有不受日光、阴影、植被 及其他地物影响的特征，并且可以探测低强度灯光，更加利于进行城市化强度及其时空分 异分析与空间扩展分析的相关研究。相对于高分辨率数据，夜光遥感影像数据量小、易于获 取且获取成本低，在长时间序列上客观、快速、准确的从整体把握区域的扩展过程研究上具 有重要意义，同时也更适合在区域大尺度上的研究。随着技术不断发展，灯光数据产品的精 度不断提高，因而可以充分利用现有数据进行多年度时间序列制图，使得对城市发展研究 的探测提供更多依据。目前，该数据已被广泛应用于大尺度城镇空间扩展研究、经济与人口 估算、城市用电量、能源消耗分析、碳排放和光污染等环境问题评估。 美国国防气象卫星搭载的业务型线扫描传感器(DMSP/0LS)获取的夜间灯光影像 作为一种主要的夜间灯光影像在长时间序列上的人类活动监测、城镇进程研究方面得到了 广泛的应用。然而，DMSP/0LS夜间灯光影像本身存在缺陷。基于飞行前的辐射标定，DMSP不 同传感器具有不同的辐射探测性能(包括辐射探测限值和辐射饱和值），且探测光谱波段也 存在细微差别。另外，随着时间的推移，各传感器的辐射探测能力也逐渐衰退。而不同DMSP 卫星搭载的0LS传感器未对影像数据进行星上标定和相互校正，导致不同年份不同传感器 间的长时间序列数据不具有连续性和可比性。 针对上述问题，往往在利用夜光卫星数据进行分析前，都需要进行多卫星传感器、 多年际之间的相互辐射校正。现有常用的DMSP/0LS非辐射定标夜间灯光数据的相互校正方 法通常为不变目标区域法：即选择某些稳定发展且影像亮度值(DN值)范围分布广泛的地区 作为不变区域，选取某一年作为参考年，将参考年中夜光影像所有像元的DN值与其他的夜 光影像进行二次回归分析，得到相应的校正系数，从而对其它年进行校正，并将不同卫星相 同年的数据取平均值作为该年的最终校正结果。在影像校正点的选取上，已有通过选取长 时间序列影像上稳定的亮像元作为校正点进行校正，但是由于影像的DN值只有64个等级而 使得灯光亮度大地区的像元DN值极易饱和，该方法并未剔除饱和点使得校正点仍具有一定 的不确定性；另外不变目标区域法往往假定了该区域灯光亮度值在年际之间没有变化，而 这种区域在长时间序列中是不可能存在的，也使得引入了一些由于实际灯光亮度变化带来 的校正点的不准确性;在模型的选择上，二次多项式是比较常用的拟合模型，但是该拟合结 果并不能很好的拟合所有点，尤其是DN值分布在0与63附近的点在拟合结果上有一定的差 距。综上所述，针对夜光遥感影像数据相互间辐射校正问题，始终没有准确校正的方法。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种能够使得校正更为准确的基于稳定映射 点夜间灯光影像间相互辐射校正方法。 为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案:一种基于稳定映射点夜间灯光影像 间相互辐射校正方法，其特征在于包括以下步骤： 1)读取待相互辐射校正的夜间灯光影像； 2)根据读入的夜间灯光影像确定参考地区； 3)确定校正参考影像； 4)提取影像中的稳定映射点作为相互校正中模型参数的回归解算点； 5)将回归解算点中的参考影像DN值与各待校正影像映射的DN值之间建立有理函 数校正模型，计算得出校正参数； 6)采用步骤5)得出的校正参数对各待校正影像进行校正。进一步，步骤4)提取影像中的稳定映射点作为相互校正中模型参数的回归解算 点，具体过程为： 4.1)统计每幅待校正影像与参考影像对应像元DN值的映射数目； 4.2)选取每一幅待校正影像与参考影像间的稳定映射点作为该待校正影像校正 参数的回归解算点，具体选取步骤如下： 4.21)从参考影像DN值映射到待校正影像的映射函数表示为： DNc = F(n,C)(DNn)+5(n,C), 式中，DNc为待校正影像中的DN值数据，DN^待校正影像第η年影像对应的DN值数 据，F(n,〇为待校正影像对应参考影像的映射关系函数，δ( η,〇为该映射关系下的噪声及误 差，分别选取参考影像DN值从1~62中映射数目最多的点作为稳定映射点的候选点； 4.22)从校正影像DN值映射到参考影像的映射函数表示为： DNn = F(C,n)(DNc)+5(C,n), 式中，F(c,n)为参考影像对应待校正影像的映射关系函数，δ^η)为该映射关系下的 噪声及误差，分别选取校正影像DN值从1~62中映射数目最多的点作为稳定映射点的候选 点。 4.23)将上述两个映射候选点中映射关系一致的点作为最终的稳定映射点，并将 最终的稳定映射点作为回归解算点。 进一步，式中，DN(c,i)为稳定映射点的参考影像DN值数据，DN(n,i)为待校正第η年影像稳定 映射点对应的DN值数据，？1、？2、？3^1^2为待计算的校正参数。进一步，6)采用步骤5)得出的校正参数对各待校正影像进行校正具体为： 6.1)根据有理函数模型对不同传感器不同时间的待校正影像进行校正： 式中，DN^w)为校正后的第η年第i像元的DN值结果，为待校正得第η年影像 中第i像元的DN值。 6.2)对不同传感器获取的同一年影像进行连续性校正：将校正后的不同传感器获取的同一年影像对应像元取平均值得到最终校正后的 结果：式中，DN%^)为DMSP/0LS非辐射定标第η年影像中第i个像元的最终校正结果， 别为模型校正后的第η年两个不同传感器第i像元的DN值。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术提出了一种利用夜间 灯光影像数据间的稳定映射点作为相互校正中模型回归解算的解算点，该回归解算点有效 消除了使用所有对应点下影像各种噪声及少量变化区域引起的干扰，使得校正更加地准 确。2、本专利技术利用有理函数作为校正线性回归模型，该模型能够有效表征具有城区亮度饱 和区域等特殊情况下夜间灯光影像的辐射对应关系，使得校正精度更高。综上所述，本专利技术 可以广泛应用于未进行辐射定标的夜间稳定灯光强度影像数据，例如美国国防气象卫星 (Defense Meteorological Satell iteProgram，DMSP)搭载的业务型线扫描传感器 (Operational Linescan System，0LS)获取的夜间灯光影像的多卫星传感器、多年际之间 的相互辐射校正中。【附图说明】图1是本专利技术的辐射校正方法流程示意图；图2是本专利技术的夜光卫星亮度映射统计及有理函数模型拟合示意图。【具体实施方式】以下结合附图来对本专利技术进行详细的描绘。然而应当理解，附图的提供仅为了更 好地理解本专利技术，它们不应该理解成对本专利技术的限制。如图1所示，本专利技术提供的基于稳定映射点夜间灯光影像间相互辐射校正方法，包 括以下步骤： 1、读取待相互辐射校正的夜间灯光影像。 本发本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于稳定映射点夜间灯光影像间相互辐射校正方法，其特征在于包括以下步骤：1)读取待相互辐射校正的夜间灯光影像；2)根据读入的夜间灯光影像确定参考地区；3)确定校正参考影像；4)提取影像中的稳定映射点作为相互校正中模型参数的回归解算点；5)将回归解算点中的参考影像DN值与各待校正影像映射的DN值之间建立有理函数校正模型，计算得出校正参数；6)采用步骤5)得出的校正参数对各待校正影像进行校正。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘斌，邸凯昌，辛鑫，刘召芹，张过，
申请(专利权)人：中国科学院遥感与数字地球研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11
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