基于波谱标准差异常的动态阈值HJ-1A/B卫星云检测方法研究

论文摘要

环境一号减灾卫星影像凭借其获取方便、监测区域大、分辨率较高的特点，已在生态破坏、环境污染和灾后评估等领域得到广泛应用。作为光学卫星，HJ-1A/B卫星（以下简称HJ星）影像也遇到了因云层遮挡所带来的地物信息缺失的问题。如何剔除云像元，提高国产影像利用率，已成为现在遥感领域研究的热点问题之一。本文从遥感影像云检测基本原理入手，开展云及典型地物光谱特性分析，针对HJ星波段设置，利用传统的云检测方法对其进行去云处理。归纳和总结各种算法的优缺点，确定了适合HJ星云检测的特征波段。通过利用同一区域不同时相的HJ星影像对特征波段阈值稳定性进行分析，从结果中得知该阈值具有一定的波动性。本文提出了一种基于波谱标准差异常的动态阈值云检测方法，该方法通过构建研究区晴空背景场，分析待检测影像与背景场的差异，进而获取特征波段差值影像。在确定了因云层遮挡而产生的异常信息特征后，综合考虑晴空辐射值正常变化范围及影像自身误差允许范围，利用动态阈值对特征波段云异常区域进行提取。针对不同下垫面类型，采用分类别逐像元算法生成最终的云掩模。通过对不同时相HJ星影像进行算法测试后发现，该方法具有很好的云判识能力，为HJ星云检测的业务化运行提供了算法支持。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 国外研究现状
• 1.2.2 国内研究现状
• 1.2.3 云检测方法总结
• 1.3 环境一号减灾卫星简介
• 1.4 本文主要研究内容及技术路线
• 1.4.1 存在问题
• 1.4.2 研究内容
• 1.4.3 技术路线
• 1.5 本文的章节安排
• 2 遥感影像云检测基础
• 2.1 云的基本概念
• 2.1.1 云的形成
• 2.1.2 云的分类
• 2.2 大气对电磁辐射传输的影响
• 2.2.1 电磁辐射传输过程
• 2.2.2 大气粒子对电磁波的影响
• 2.3 云及典型地物的反射辐射特性
• 2.3.1 云的反射辐射特性
• 2.3.2 典型地物的波谱反射与辐射特性
• 3 传统云检测算法及阈值波动性分析
• 3.1 HJ 星数据定标
• 3.1.1 可见光、近红外表观辐亮度及表观反射率计算
• 3.1.2 热红外表观亮温计算
• 3.2 传统云检测算法
• 3.2.1 红波段反射率云检测
• 3.2.2 NDVI 云检测
• 3.2.3 归一化雪盖指数法
• 3.2.4 简单亮温阈值法
• 3.3 综合云检测算法
• 3.3.1 结果定性分析与比较
• 3.3.2 结果定量分析与比较
• 3.3.3 误差分析
• 3.4 特征波段阈值稳定性实验及结果分析
• 4 基于波谱标准差异常的动态阈值云检测算法
• 4.1 基于波谱标准差异常的动态阈值云检测算法介绍
• 4.2 基于波谱标准差异常的动态阈值 HJ 星云检测算法实验
• 4.2.1 研究区概述
• 4.2.2 季背景场建立
• 4.2.3 背景场与待检测影像相关性分析
• 4.2.4 差值影像分析
• 4.2.5 云异常区域的获取
• 4.2.6 云掩模的生成
• 4.2.7 结果分析
• 5 总结与展望
• 5.1 论文总结
• 5.2 未来展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集