應(yīng)的地表中各點(diǎn)的高程值除以所述云圖像的分辨率，將所述高程 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到空間坐標(biāo)系下；
[0070] Zsi = Zpi/d
[0071] 其中，d表示云圖像的分辨率(單位:米），Zsi表示i點(diǎn)"坐標(biāo)系化"后的高程值。
[0072] 圖4示出了轉(zhuǎn)換后的高程數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換后的高程數(shù)據(jù)的高程值為可以適應(yīng)坐標(biāo)體系 的格點(diǎn)數(shù)值。
[0073] 可選地，所述根據(jù)所述高程數(shù)據(jù)中各點(diǎn)的坐標(biāo)、高程值和所述光線的直線方程獲 取所述光線的直線方程與所述云像元對(duì)應(yīng)的地表的交點(diǎn)，包括：
[0074] 將所述高程數(shù)據(jù)中各點(diǎn)的坐標(biāo)和高程值帶入以下公式，獲取所述光線的直線方程 與所述云像元對(duì)應(yīng)的地表的交點(diǎn)；
[0075]
[0076] 其中，s為預(yù)設(shè)的誤差范圍。
[0077] 在求算過程中，由于坐標(biāo)為整數(shù)值，因此需設(shè)置一定的誤差范圍。
[0078] 在實(shí)際應(yīng)用中，將s由0.01逐步增大至0.06,依次作為誤差范圍進(jìn)行計(jì)算，求出上 述四個(gè)公式的公解，作為光線的直線方程與所述云像元對(duì)應(yīng)的地表的交點(diǎn);優(yōu)選地，若交點(diǎn) 數(shù)量在2-6之間時(shí)，停止迭代，確定交點(diǎn);次選地，若交點(diǎn)數(shù)量在7-15之間時(shí)，停止迭代，確定 交占.
[0079]誤差范圍s越小，得到的交點(diǎn)個(gè)數(shù)越少。特別地，若s在0.01-0.06之間時(shí)未能得到 交點(diǎn)，則將s設(shè)為0.07-0.09，重復(fù)上述過程，直至求出交點(diǎn)。
[0080] 可選地，所述若所述交點(diǎn)的數(shù)目為多個(gè)，則選擇各個(gè)交點(diǎn)中高程值最高且與所述 光線距離最小的交點(diǎn)為匹配點(diǎn)，包括：
[0081] 在所述交點(diǎn)中獲取各點(diǎn)最小的高程值，將所述交點(diǎn)的高程值減去所述最小的高程 值；
[0082] 獲取所述交點(diǎn)的高程值與所述最小的高程值之差大于兩倍高程分辨率的交點(diǎn)作 為新的交點(diǎn)，并從所述新的交點(diǎn)中選擇與所述光線距離最小的新的交點(diǎn)為匹配點(diǎn)。
[0083] 可選地，所述從所述新的交點(diǎn)中選擇與所述光線距離最小的新的交點(diǎn)為匹配點(diǎn)， 包括：
[0084] 選取各新的交點(diǎn)鄰域內(nèi)的兩點(diǎn)與該點(diǎn)組成一個(gè)平面，獲取所述平面與所述光線的 交點(diǎn)作為平面光線交點(diǎn)；
[0085] 獲取所述各新的交點(diǎn)與相應(yīng)的平面光線交點(diǎn)的距離，選擇所述距離最小的新的交 點(diǎn)為匹配點(diǎn)。
[0086] 特別地，選取各新的交點(diǎn)3*3鄰域內(nèi)的兩點(diǎn)與該點(diǎn)組成一個(gè)平面，計(jì)算平面與光線 的交點(diǎn)作為平面光線交點(diǎn)，進(jìn)一步計(jì)算各新的交點(diǎn)與平面光線交點(diǎn)的距離D;
[0087] 逐一計(jì)算后，選取D值最小的新的交點(diǎn)為匹配點(diǎn)。
[0088] 圖5示出了本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的云陰影檢測(cè)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖5所示，該系 統(tǒng)包括：
[0089]光線的直線方程建立單元51，用于選取云圖像中的任意云像元，獲取云像元在水 平地表的垂直投影的位置、所述云像元在水平地表上的陰影的位置和所述云像元的高度 值，并建立光線的直線方程；
[0090] 高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元52,用于獲取云圖像對(duì)應(yīng)的地表的高程數(shù)據(jù)，將所述高程數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換到空間坐標(biāo)系下；
[0091] 云像元陰影點(diǎn)位置獲取單元53,用于根據(jù)所述高程數(shù)據(jù)中各點(diǎn)的坐標(biāo)、高程值和 所述光線的直線方程獲取匹配點(diǎn)的坐標(biāo)，所述匹配點(diǎn)的坐標(biāo)即為云像元陰影點(diǎn)的位置； [0092]云陰影位置獲取單元54,用于獲取云圖像中中各個(gè)云像元陰影點(diǎn)的位置，從而獲 取云陰影的位置。
[0093]可選地，所述光線的直線方程為：
[0094]
[0095] 其中，（Χ-，Υ-)為所述云像元在水平地表上的陰影的位置，（Xnadir，Ynadir)為 所述云像元在水平地表的垂直投影的位置，h為所述云像元的高度值，（X，Y，Z)為空間點(diǎn)坐 標(biāo)，Ζ為高程值。
[0096]進(jìn)一步地，所述高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，用于獲取云圖像對(duì)應(yīng)的地表中各點(diǎn)的高程最 低值，分別將所述云圖像中的各點(diǎn)的高程減去該高程最低值；
[0097]將所述云圖像對(duì)應(yīng)的地表中各點(diǎn)的高程值除以所述云圖像的分辨率，將所述高程 數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到空間坐標(biāo)系下。
[0098]本實(shí)施例所述的云陰影檢測(cè)系統(tǒng)可以用于執(zhí)行上述方法實(shí)施例，其原理和技術(shù)效 果類似，此處不再贅述。
[0099]本發(fā)明提供的云陰影檢測(cè)方法及系統(tǒng)，通過云檢測(cè)和獲取云高程數(shù)據(jù)，將云投影 于起伏地表的過程抽象為幾何過程，并結(jié)合幾何學(xué)計(jì)算復(fù)雜地形條件下云陰影的位置，能 夠滿足在復(fù)雜地形條件下計(jì)算云陰影位置的需要，提高了云陰影檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
[0100]雖然結(jié)合附圖描述了本發(fā)明的實(shí)施方式，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不脫離本發(fā) 明的精神和范圍的情況下做出各種修改和變型，這樣的修改和變型均落入由所附權(quán)利要求 所限定的范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種云陰影檢測(cè)方法，其特征在于，包括： 選取云圖像中的任意云像元，獲取云像元在水平地表的垂直投影的位置、所述云像元 在水平地表上的陰影的位置和所述云像元的高度值，并建立光線的直線方程； 獲取云圖像對(duì)應(yīng)的地表的高程數(shù)據(jù)，將所述高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到空間坐標(biāo)系下； 根據(jù)所述高程數(shù)據(jù)中各點(diǎn)的坐標(biāo)、高程值和所述光線的直線方程獲取匹配點(diǎn)的坐標(biāo)， 所述匹配點(diǎn)的坐標(biāo)即為云像元陰影點(diǎn)的位置； 獲取云圖像中各個(gè)云像元陰影點(diǎn)的位置，從而獲取云陰影的位置。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的云陰影檢測(cè)方法，其特征在于，所述光線的直線方程為： x-x,-r_Y-Y-ir-z-k, Xnadir X shudow' Ynadir 丫shadow 為 其中，（Χ-，Υ-)為所述云像元在水平地表上的陰影的位置，（Xnadir，Ynadir)為所述 云像元在水平地表的垂直投影的位置，h為所述云像元的高度值，（X，Y，Z)為空間點(diǎn)坐標(biāo)，Z 為高程值。3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的云陰影檢測(cè)方法，其特征在于，根據(jù)所述高程數(shù)據(jù)中各點(diǎn)的坐 標(biāo)、高程值和所述光線的直線方程獲取匹配點(diǎn)的坐標(biāo)，包括： 根據(jù)所述高程數(shù)據(jù)中各點(diǎn)的坐標(biāo)、高程值和所述光線的直線方程獲取所述光線的直線 方程與所述云像元對(duì)應(yīng)的地表的交點(diǎn)； 若所述交點(diǎn)唯一確定，則所述交點(diǎn)即為匹配點(diǎn)； 若所述交點(diǎn)的數(shù)目為多個(gè)，則選擇各個(gè)交點(diǎn)中高程值最高且與所述光線距離最小的交 點(diǎn)為匹配點(diǎn)。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的云陰影檢測(cè)方法，其特征在于，所述獲取云圖像對(duì)應(yīng)的地表的 高程數(shù)據(jù)，將所述高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到空間坐標(biāo)系下，包括： 獲取云圖像對(duì)應(yīng)的地表中各點(diǎn)的高程最低值，分別將所述云圖像中的各點(diǎn)的高程減去 該高程最低值； 將所述云圖像對(duì)應(yīng)的地表中各點(diǎn)的高程值除以所述云圖像的分辨率，將所述高程數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換到空間坐標(biāo)系下。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的云陰影檢測(cè)方法，其特征在于，所述根據(jù)所述高程數(shù)據(jù)中各點(diǎn) 的坐標(biāo)、高程值和所述光線的直線方程獲取所述光線的直線方程與所述云像元對(duì)應(yīng)的地表 的交點(diǎn)，包括： 將所述高程數(shù)據(jù)中各點(diǎn)的坐標(biāo)和高程值帶入以下公式，獲取所述光線的直線方程與所 述云像元對(duì)應(yīng)的地表的交點(diǎn)； 疒 X Xnadir | ^ ^ ^nadir . \' _ ? ~ V -V " ^ nadir ^x shadow nadir shadow X~Xnadir < Y~Kadir x -X ~ Y -Y 5 nadir shadow nadir shadow I Y-u:3+s, nadir ^shadow 辦 Y~Zadlr ^Z~h ^ V ^ thidir ^shailou ^ 其中，S為預(yù)設(shè)的誤差范圍。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的云陰影檢測(cè)方法，其特征在于，所述若所述交點(diǎn)的數(shù)目為多 個(gè)，則選擇各個(gè)交點(diǎn)中高程值最高且與所述光線距離最小的交點(diǎn)為匹配點(diǎn)，包括： 在所述交點(diǎn)中獲取各點(diǎn)最小的高程值，將所述交點(diǎn)的高程值減去所述最小的高程值； 獲取所述交點(diǎn)的高程值與所述最小的高程值之差大于兩倍高程分辨率的交點(diǎn)作為新 的交點(diǎn)，并從所述新的交點(diǎn)中選擇與所述光線距離最小的新的交點(diǎn)為匹配點(diǎn)。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的云陰影檢測(cè)方法，其特征在于，所述從所述新的交點(diǎn)中選擇與 所述光線距離最小的新的交點(diǎn)為匹配點(diǎn)，包括： 選取各新的交點(diǎn)鄰域內(nèi)的兩點(diǎn)與該點(diǎn)組成一個(gè)平面，獲取所述平面與所述光線的交點(diǎn) 作為平面光線交點(diǎn)； 獲取所述各新的交點(diǎn)與相應(yīng)的平面光線交點(diǎn)的距離，選擇所述距離最小的新的交點(diǎn)為 匹配點(diǎn)。8. -種云陰影檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，包括： 光線的直線方程建立單元，用于選取云圖像中的任意云像元，獲取云像元在水平地表 的垂直投影的位置、所述云像元在水平地表上的陰影的位置和所述云像元的高度值，并建 立光線的直線方程； 高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，用于獲取云圖像對(duì)應(yīng)的地表的高程數(shù)據(jù)，將所述高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到 空間坐標(biāo)系下； 云像元陰影點(diǎn)位置獲取單元，用于根據(jù)所述高程數(shù)據(jù)中各點(diǎn)的坐標(biāo)、高程值和所述光 線的直線方程獲取匹配點(diǎn)的坐標(biāo)，所述匹配點(diǎn)的坐標(biāo)即為云像元陰影點(diǎn)的位置； 云陰影位置獲取單元，用于獲取云圖像中中各個(gè)云像元陰影點(diǎn)的位置，從而獲取云陰 影的位置。9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的云陰影檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于，所述光線的直線方程為： [X,,- _ Y-1-r = Z-' ^nadir ^shadow ^ nadir ^shad&w 為 其中，（Χ-，Υ-)為所述云像元在水平地表上的陰影的位置，（Xnadir，Ynadir)為所述 云像元在水平地表的垂直投影的位置，h為所述云像元的高度值，（X，Y，Z)為空間點(diǎn)坐標(biāo)，Z 為高程值。10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的云陰影檢測(cè)系統(tǒng)，其特征在于， 進(jìn)一步地，所述高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換單元，用于獲取云圖像對(duì)應(yīng)的地表中各點(diǎn)的高程最低值， 分別將所述云圖像中的各點(diǎn)的高程減去該高程最低值； 將所述云圖像對(duì)應(yīng)的地表中各點(diǎn)的高程值除以所述云圖像的分辨率，將所述高程數(shù)據(jù) 轉(zhuǎn)換到空間坐標(biāo)系下。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種云陰影檢測(cè)方法及系統(tǒng)，該方法包括：選取云圖像中的任意云像元，獲取云像元在水平地表的垂直投影的位置、所述云像元在水平地表上的陰影的位置和所述云像元的高度值，并建立光線的直線方程；獲取云圖像對(duì)應(yīng)的地表的高程數(shù)據(jù)，將所述高程數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換到空間坐標(biāo)系下；獲取匹配點(diǎn)的坐標(biāo)，所述匹配點(diǎn)的坐標(biāo)即為云像元陰影點(diǎn)的位置；獲取云圖像中各個(gè)云像元陰影點(diǎn)的位置，從而獲取云陰影的位置。本發(fā)明提供一種云陰影檢測(cè)方法及系統(tǒng)，通過云檢測(cè)和獲取云高程數(shù)據(jù)，將云投影于起伏地表的過程抽象為幾何過程，并結(jié)合幾何學(xué)計(jì)算復(fù)雜地形條件下云陰影的位置，能夠滿足在復(fù)雜地形條件下計(jì)算云陰影位置的需要，提高了云陰影檢測(cè)的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G06T7/00
【公開號(hào)】CN105469391
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510792310
【發(fā)明人】辛?xí)灾? 李彬, 張海龍, 李映夏
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月17日