一种多光谱影像气溶胶像元气溶胶厚度的检测与提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于遥感对地观测技术领域，设及一种新的辅助数据下的多光谱影像气溶 胶厚度的检测与提取方法。
【背景技术】
[0002] 高精度的距离测量对激光测距卫星得到的广义控制点具有决定性影响。对于影响 激光距离测量的原因，需要考虑的因素较多也较为复杂，其中精确改正大气影响下的激光 测距值是实现精确距离测量的前提条件。目前，国外传感器配套完全，其在数据处理时能够 获取NCEP的准确大气数据，进而可对测距进行精确的改正。然而对于国产激光测高卫星而 言，由于缺乏大气辅助数据，不进行精确大气改正无法获得准确的测距数据，最终导致国产 立体测图卫星的整个工程任务的失败。通过各种国产数据获取大气气溶胶含量的分布成为 测距精确修正的可行手段之一。
[0003] 然而，我国新一代立体测图卫星所带载荷中没有实时气溶胶测量工具，利用其它 辅助数据如M0DIS或风云系列得到的气溶胶数据与国产立体测图卫星不同步，没法精确反 映实时的气溶胶厚度。为精确修正激光测距值，需要一种实时的气溶胶厚度监测方法。新一 代立体测图卫星含有双线阵和多光谱影像，与激光测距仪基本同时工作，运些影像上准确 捕获了激光测距时的瞬时气溶胶分布情况。从运些影像上提取出的气溶胶数据，能够最准 确反映出激光发射/反射路径上的真实气溶胶分布。
[0004] 美国GLAS科研团队在运一领域曾开展过长期研究，但是无论是地基或空基的传 感器都无法捜集到激光在整个传输路径上的大气信息，由此无法进行成功建模，主要问题 在于国产立体测图卫星没有气溶胶波段，从全色或多光谱图像上很难之间识别气溶胶含 量。
[0005] 通过提取的气溶胶厚度，与检校场得到的准确的测距值进行回归分析，既可W得 到不同气溶胶厚度情况下的激光测距值改正数，W此为国产高分辨率立体测图卫星系统的 激光器提供精确的测距值，最终获取高精度的控制点数据。运对于提升我国对地观测卫星 数据几何处理精度和产品质量具有极为重要的意义。
【发明内容】
[0006] 本发明所要解决的问题是:提供一种多光谱影像气溶胶厚度的检测与提取方法。
[0007] 本发明提供的技术方案采用如下步骤：
[000引（1)对多光谱影像与辅助影像进行配准;辅助影像配准方法步骤如下：
[0009] (1-1)获取与目标多光谱图像A同时相、同区域的参照影像，其中参照影像B的对应 于目标图像上的像元位置气溶胶含量已知，并且气溶胶经过去除，参照影像可W为其他传 感器的影像，也可W是与目标图像相同的传感器在其他时间获取的影像；
[0010] (1-2)使用同名点匹配方法，从A与帥选择力幡控制点；
[0011] (1-3)使用加密控制点将图像B校正为与图像A相一致的配准图像C;
[0012] (2)对于任意一个像元，从多光谱影像上寻找与之相似像元，得到多光谱与辅助影 像线性关系;寻找相似像元并得到线性关系方法如下：
[0013] (2-1)对图像A上的任意一个像元P，获取图像A上与之属同类的其他像元，标记运 些位置P1---Pn;
[0014] (2-2)对于像元组P1 ---Pn，通过图像C筛选出与P点对应的点，标为Sl--Sm;
[0015] (2-3)根据像元Sl-Sm，建立影像A与C在各个波段之间的线性关系；
[0016] (3)将辅助影像拟合为多光谱图像的值，拟合方法步骤如下：
[0017] (3-1)用图像A的亮度值除W图像D的亮度值，得到各个波段的亮度值变化量；
[0018] (3-2)对各个波段计算得到的亮度值变化量图像，将变化量低于1的设为1，得到图 像E;
[0019] (4)计算多光谱影像各个波段每个像元的气溶胶厚度，对每一个波段得到的图像 E，使用低通滤波法进行滤波，最后同一个像点各波段进行加权平均，得到最终的多光谱影 像上的像元气溶胶厚度分布图；
[0020] (5)根据多波段气溶胶厚度综合得到最终的气溶胶像元气溶胶厚度。
[0021] 本发明具有良好的可扩展性，可满足激光测距仪大气气溶胶厚度精确获取运一业 务需求，并能够为激光测距仪的测距值进行精确改正提供依据。对于其他采用相关技术的 激光测距卫星，也能够利用本发明的方法从其同时获取的多光谱影像上得到气溶胶厚度并 改善测距值。
【附图说明】
[0022] 图1为多光谱影像气溶胶厚度的检测与提取方法的流程图；
[0023] 图2为待检测气溶胶含量的高分影像；
[0024] 图3为与待检测图像同一区域的参照影像；
[0025] 图4为使用参照影像拟合出的待检测模拟图像；
[0026] 图5为待检测图像除W模拟图像的结果图；
[0027] 图6为差值图低通滤波后的结果，即最终识别出的气溶胶含量。
【具体实施方式】
[0028] 为更好地阐述本发明的技术方案和优点，下面将结合附图对本发明的实施过程做 进一步的描述。
[0029] 获取与目标图像同时相、同区域的其他多光谱影像。参照影像B可W为其他传感器 的影像，也可W是立体测图卫星在其他时间获取的双线阵影像，且允许图像B与A的波段数 不相同的情况。
[0030] 附图2所示为一幅受气溶胶影响的图像，图像上存在厚薄不一的气溶胶，气溶胶对 图像上的地物产生了不同程度的遮挡现象。
[0031] 附图3为一幅参照的高分影像，该参照图像不存在气溶胶的遮挡，图像较为清晰。 需要注意的是由于两幅图像的成像时间不同，参照影像与待检测影像的部分地物发生了改 变。但是，地物的分块情况不存在变化，即地物类型可认为没发生改变。
[0032] 使用同名点匹配方法，从A与B中选择控制点。考虑到卫星影像由于姿态误差与地 形误差带来的不规则变化，在控制点选取时针对复杂区域如城区和山区适当加密运一区域 的控制点数量。
[0033]