一种利用单中波红外通道进行林火识别的方法技术

本发明专利技术公开了一种利用单中波红外通道进行林火识别的方法，首先对接收到的高分四号卫星(以下简称为GF-4)影像数据中的云和水体掩膜进行判定；针对GF-4影像数据进行绝对火点的判识；然后针对GF-4影像数据进行候选火点的判识；再针对GF-4影像数据进行有效背景像元的判定；以候选火点像元为窗口中心，采用劈窗法，分别对窗口内被判定为候选火点和有效背景像元的像元个数进行统计，并依此进行火点判识。该方法能够解决仅有多光谱通道和中波红外通道的GF-4卫星数据在森林防火监测中的应用，提高森林防火监测技术。

Method for identifying forest fire by using single medium wave infrared channel

The invention discloses a method using a single infrared channel for fire recognition, firstly received high four satellite (GF-4) image data in the cloud and water mask to judge; for GF-4 image data are absolutely fire identification; then according to the GF-4 image data of candidate fire point identification; for GF-4 image data to determine the effective background pixel to pixel candidate; fire as the center of the window, the split window method, respectively, statistics on the numbers of pixels in the window are determined as the candidate fire point and the effective background pixel, and accordingly the fire point identification. The method can solve the application of GF-4 satellite data with only multi spectral channels and medium wave infrared channels in forest fire monitoring.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及林火监测
，尤其涉及一种利用单中波红外通道进行林火识别的方法。
技术介绍
目前，国内外的卫星火情监测方法主要是利用生物质燃烧时在卫星遥感(如AVHRR、MODIS、风云等)的中波红外通道和热红外通道间的亮温差异，通过设定的阈值来判定卫星影像中的燃烧像元。而对于仅有多光谱通道和中波红外通道的高分四号卫星(以下简称为GF-4)影像数据，基于现有技术的中波红外与长波红外通道相结合的火点识别方法，将不能适用于该卫星影像的火点自动识别，现有技术中基于单中波红外通道自适应林火识别的研究还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种利用单中波红外通道进行林火识别的方法，该方法能够解决仅有多光谱通道和中波红外通道的GF-4卫星数据在森林防火监测中的应用，提高森林防火监测技术。一种利用单中波红外通道进行林火识别的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：首先对接收到的高分四号卫星GF-4影像数据中的云和水体进行掩膜判定，具体过程为：当GF-4影像数据中的某一像素满足公式1中的某一条件时，则判定该像素为云体；公式1：ρ0.65+ρ0.86＞0.9ORT4＜280KOR(ρ0.65+ρ0.86＞0.7且T4＜295K)，其中：ρ0.65为GF-4红光通道的反射率，ρ0.86为GF-4近红外通道的反射率，T4为GF-4中波红外通道的亮温值(单位为K)；当GF-4影像数据中的某一像素满足公式2中的条件时，则判定该像素为水体；公式2：ρ0.86＜0.15ANDT4＜305.0AND(ρ0.86-ρ0.65)/(ρ0.86+ρ0.65)＜0；步骤2：针对GF-4影像数据进行绝对火点的判识，具体过程为：当GF-4影像数据的中波红外通道像素的亮温大于360K时，将该像素直接判识为绝对火点；步骤3：然后针对GF-4影像数据进行候选火点的判识，具体过程为：当白天GF-4影像数据中的某一像素满足公式3的条件时，将该像素判定为候选火点；公式3：310K＜T4＜360kANDρ0.86＜0.3；步骤4：再针对GF-4影像数据进行有效背景像元的判定，具体过程为：当白天GF-4影像数据中的某一像素为非云体、非水体，且其满足公式4的陆地像元，则将其判定为有效背景像元；公式4：T4＞305K；步骤5：以候选火点像元为窗口中心，采用劈窗法，分别对窗口内被判定为候选火点和有效背景像元的像元个数进行统计，并依此进行火点判识，具体过程为：若满足有效背景像元总数大于1/4窗口大小像元数的条件时，且当候选火点像元的亮温值满足公式5时，将该候选火点判定为火点；公式5：ORδ4＞5，其中：为窗口内有效背景像元在中波红外通道的亮温平均值；Δ4为窗口内有效背景像元在中波红外通道的亮温均方差；δ4为窗口内有效背景像元在中波红外通道的绝对偏差。由上述本专利技术提供的技术方案可以看出，该方法能够解决仅有多光谱通道和中波红外通道的GF-4卫星数据在森林防火监测中的应用，提高森林防火监测技术。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。图1为本专利技术实施例所提供利用单中波红外通道进行林火识别的方法流程示意图。具体实施方式下面结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术的保护范围。下面将结合附图对本专利技术实施例作进一步地详细描述，如图1所示为本专利技术实施例所提供利用单中波红外通道进行林火识别的方法流程示意图，所述方法包括：步骤1：首先对接收到的高分四号卫星(以下简称为GF-4)影像数据中的云和水体进行掩膜判定；该步骤的具体过程为：当GF-4影像数据中的某一像素满足公式1中的某一条件时，则判定该像素为云体；公式1：ρ0.65+ρ0.86＞0.9ORT4＜280KOR(ρ0.65+ρ0.86＞0.7且T4＜295K)，其中：ρ0.65为GF-4红光通道的反射率，ρ0.86为GF-4近红外通道的反射率，T4为GF-4中波红外通道的亮温值(单位为K)；当GF-4影像数据中的某一像素满足公式2中的条件时，则判定该像素为水体；公式2：ρ0.86＜0.15ANDT4＜305.0AND(ρ0.86-ρ0.65)/(ρ0.86+ρ0.65)＜0；步骤2：针对GF-4影像数据进行绝对火点的判识；该步骤的具体过程为：当GF-4影像数据的中波红外通道像素的亮温大于360K时，将该像素直接判识为绝对火点；该绝对火点不参与后续的判断；步骤3：然后针对GF-4影像数据进行候选火点的判识；该步骤的具体过程为：当白天GF-4影像数据中的某一像素满足公式3的条件时，将该像素判定为候选火点；公式3：310K＜T4＜360kANDρ0.86＜0.3；步骤4：再针对GF-4影像数据进行有效背景像元的判定；这里，有效背景像元指窗口内不属于待定火点像元的陆地像元，用于作为背景值的统计，该步骤的具体过程为：当白天GF-4影像数据中的某一像素为非云体、非水体，且其满足公式4的陆地像元，则将其判定为有效背景像元；公式4：T4＞305K；步骤5：以候选火点像元为窗口中心，采用劈窗法，分别对窗口内被判定为候选火点和有效背景像元的像元个数进行统计，并依此进行火点判识。该步骤的具体过程为：若窗口大小从3×3像素开始，当该窗口内的有效背景像元总数满足大于1/4窗口大小条件时，窗口不再进行扩大，并分别计算这两类像元亮温的平均值标准差(Δ4)和绝对偏差(δ4)，用于后续火点判识；当该窗口内的有效背景像元总数少于1/4窗口大小像元数条件时，则自动扩大窗口大小到5×5像素、7×7像素，直到21×21像素，并按前述方式进行统计、判断与计算；如果到21×21像素窗口内仍没有满足有效背景像元总数大于1/4窗口大小像元数条件时，则放弃对该候选火点像元的判断。若满足有效背景像元总数大于1/4窗口大小像元数的条件时，当候选火点像元的亮温值满足公式5时，将该候选火点判定为火点；公式5：ORδ4＞5，其中：为窗口内有效背景像元本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用单中波红外通道进行林火识别的方法，其特征在于，所述方法包括：步骤1：首先对接收到的高分四号卫星GF‑4影像数据中的云和水体进行掩膜判定，具体过程为：当GF‑4影像数据中的某一像素满足公式1中的某一条件时，则判定该像素为云体；公式1：ρ0.65+ρ0.86＞0.9OR T4＜280K OR(p0.65+ρ0.86＞0.7且T4＜295K)，其中：ρ0.65为GF‑4红光通道的反射率，ρ0.86为GF‑4近红外通道的反射率，T4为GF‑4中波红外通道的亮温值；当GF‑4影像数据中的某一像素满足公式2中的条件时，则判定该像素为水体；公式2：ρ0.86＜0.15AND T4＜305.0AND(ρ0.86‑ρ0.65)/(ρ0.86+ρ0.65)＜0；步骤2：针对GF‑4影像数据进行绝对火点的判识，具体过程为：当GF‑4影像数据的中波红外通道像素的亮温大于360K时，将该像素直接判识为绝对火点；步骤3：然后针对GF‑4影像数据进行候选火点的判识，具体过程为：当白天GF‑4影像数据中的某一像素满足公式3的条件时，将该像素判定为候选火点；公式3：310K＜T4＜360k AND ρ0.86＜0.3；步骤4：再针对GF‑4影像数据进行有效背景像元的判定，具体过程为：当白天GF‑4影像数据中的某一像素为非云体、非水体，且其满足公式4的陆地像元，则将其判定为有效背景像元；公式4：T4＞305K；步骤5：以候选火点像元为窗口中心，采用劈窗法，分别对窗口内被判定为候选火点和有效背景像元的像元个数进行统计，并依此进行火点判识，具体过程为：若满足有效背景像元总数大于1/4窗口大小像元数的条件时，当候选火点像元的亮温值满足公式5时，将该候选火点判定为火点；公式5：其中：为窗口内有效背景像元在中波红外通道的亮温平均值；Δ4为窗口内有效背景像元在中波红外通道的亮温均方差；δ4为窗口内有效背景像元在中波红外通道的绝对偏差。...

【技术特征摘要】
1.一种利用单中波红外通道进行林火识别的方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤1：首先对接收到的高分四号卫星GF-4影像数据中的云和水体进行掩膜判定，具体
过程为：
当GF-4影像数据中的某一像素满足公式1中的某一条件时，则判定该像素为云体；
公式1：ρ0.65+ρ0.86＞0.9ORT4＜280KOR(p0.65+ρ0.86＞0.7且T4＜295K)，其中：
ρ0.65为GF-4红光通道的反射率，ρ0.86为GF-4近红外通道的反射率，T4为GF-4中波红外
通道的亮温值；
当GF-4影像数据中的某一像素满足公式2中的条件时，则判定该像素为水体；
公式2：ρ0.86＜0.15ANDT4＜305.0AND(ρ0.86-ρ0.65)/(ρ0.86+ρ0.65)＜0；
步骤2：针对GF-4影像数据进行绝对火点的判识，具体过程为：
当GF-4影像数据的中波红外通道像素的亮温大于360K时，将该像素直接判识为绝对
火点；
步骤3：然后针对GF-4影像数据进行候选火点的判识，具体过程为：
当白天GF-4影像数据中的某一像素满足公式3的条件时，将该像素判定为候选火点；
公式3：310K＜T4＜360kANDρ0.86＜0.3；
步骤4：再针对GF-4影像数据进行有效背景像元的判定，具体过程为：
当白天GF-4影像数据中的某一像素为非云体、非水体，且其满足公式4的陆地像元，
则将其判定为有效背景像元；
公式4：T4＞305K；
步骤5：以候选火点像元为窗口中心，采用劈窗法，分别对窗口内被判定为候选火点
和有效背景像元的像元个数进行统计，并依此进行火点判识，具体过程为：
若满足有效背景像元总数大于1/4窗口大小像元数的条件时，当候选火点像元的亮温
值满足公式5时，将该候选火点判定为火点；
公式5：其中：为窗口...

【专利技术属性】
技术研发人员：覃先林，孙桂芬，祖笑锋，尹凌宇，
申请(专利权)人：中国林业科学研究院资源信息研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11