基于光谱粗糙度信息判断高分辨率多光谱水深反演数据有效性的方法技术

本发明专利技术公开了一种基于光谱粗糙度信息判断高分辨率多光谱水深反演数据有效性的方法，涉及海洋测绘领域。本发明专利技术通过在多光谱影像中选取多个波段设置局域滑动子窗，基于M稳健估计算法拟合光谱趋势面，分别计算各局域子窗中残差向量的标准差得到光谱粗糙度指数，绘制光谱粗糙度特征图，通过分析光谱粗糙度指数的分布特征，提取光学深水区域中波峰的分布范围，在多光谱影像中确定光学深水区域的空间分布，合并多光谱影像各波段中的光学深水区域，确定多光谱遥感反演水深的有效区域。本发明专利技术从光谱数据本身出发，无需借助实测水深数据即可直接判断高分辨率多光谱水深反演数据的有效性，在海洋测绘、海洋遥感和海洋信息领域具有重要的应用价值。应用价值。应用价值。

【技术实现步骤摘要】
基于光谱粗糙度信息判断高分辨率多光谱水深反演数据有效性的方法


[0001]本专利技术涉及海洋测绘与海洋遥感
，具体涉及一种基于光谱粗糙度信息判断高分辨率多光谱水深反演数据有效性的方法。

技术介绍

[0002]利用多光谱遥感水深反演技术出现于20世纪下半叶，随着载具和传感器的迅速发展，多光谱遥感水深反演效果显著提高。多光谱图像可以由测量效率极高的卫星或飞行棋获取，测量工具的发展显著提高了岸界水深信息的获取效率，在岸界海洋探测中具有广泛的应用前景，采用多光谱图像进行水深反演已成为近年来的研究热点。
[0003]但是，现阶段对于水深反演数据有效性的判断基本停留在“浅水区有效而深水区无效”这种模糊性的概念，并没有能够从数据本身准确地进行说明，现阶段绝大多数方法在进行水深反演时，都是基于所用水深数据为光学浅水区域这一假设所进行的，一般用于水深反演的数据都需要操作者基于自身经验判断或根据精度评定指数修改反演数据，步骤繁琐，受操作者的先验知识影响较大。
[0004]因此，亟需从波段数据出发，在不借助实测水深信息的情况下准确判断多光谱水深本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于光谱粗糙度信息判断高分辨率多光谱水深反演数据有效性的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：步骤1，获取多光谱影像，在多光谱影像中选取两个波段，分别在各波段中设置局域滑动子窗，基于M稳健估计算法拟合局域子窗内的光谱趋势面；步骤2，分别计算各局域子窗内残差向量的标准差，并将残差向量的标准差作为光谱粗糙度指数，绘制光谱粗糙度特征图；步骤3，对光谱粗糙度指数进行统计分布分析，提取光学深水区域所对应波峰的分布范围；步骤4，基于稳健估计理论，根据光学深水区域中波峰的分布范围确定光学深水区域的阈值范围，在多光谱影像中划定光学深水区域的空间范围；步骤5，通过对多光谱影像各波段中的光学深水区域求取并集，确定多光谱遥感反演水深的有效区域。2.如权利要求1所述的一种基于光谱粗糙度信息判断高分辨率多光谱水深反演数据有效性的方法，其特征在于，所述步骤1中，基于M稳健估计算法分别在各波段中拟合光谱趋势面，具体包括以下步骤：步骤1.1：在波段影像中设置边长为p的局域滑动子窗，拟合局域子窗内的趋势面，如式(1)所示：Z0＝β0+β1·
x+β2·
y
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(1)将公式(1)的形式转换为：Z0＝β
·
X+e
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(2)式中，为设计矩阵，x
kp
为第k个局域子窗中第p个元素的横坐标，y
kp
为第k个局域子窗中第p个元素的纵坐标，β＝[β0,β1,β2]为待估计系数向量，e＝[e
k1 ... e
kp
]
T
为残差向量，Z0为局域子窗内的辐射亮度值；步骤1.2：基于最小二乘法计算待估计系数和残差的初值，和残差e
(1)
，公式如下所示：Z0＝β
·
X+e
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(4)式中，为待估计系数的初值，e
(1)
为残差的初值，X
T
为设计矩阵X的转置矩阵；步骤1.3：设置回归系数差值ε，利用待估计系数和残差的初值，计算权矩阵的初值W
(1)
，如式(5)所示：
其中，为基于Huber函数的权函数，如式(6)所示：式中，c为权函数的系数；步骤1.4，利用权矩阵对待估计系数和残差进行更新，计算公式如下所示：步骤1.4，利用权矩阵对待估计系数和残差进行更新，计算公式如下所示：式中，n为更新次数，n≥2；为本次更新后的待估计系数；e
(n)
为本次更新后的残差；W
(n
‑
1)
为上次更新结束时的权矩阵；步骤1.5，利用更新后的残差对权矩阵进行更新，如式(9)所示：其中，如式(10)所示：式中，W
(n)
为本次更新后的权矩阵；步骤1.6，计算本次更新后待估计系数与上次更新后待估计系数之间的绝对误差，并与回归系数差值ε进行比较；若则返回步骤1.4继续更新待估计系数和残差；若则停止更新待估计系数和残差，将本次更新后待估计系数代入公式(2)中，得到基于M稳健估计算法拟合的局域光谱趋势面。3....

【专利技术属性】
技术研发人员：张凯，王燕茹，张利勇，王鑫，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：