一種衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于遙感對(duì)地觀測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種結(jié)合全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫的衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]國家測(cè)繪局從2005年開始啟動(dòng)測(cè)繪衛(wèi)星計(jì)劃，擬用10-15年時(shí)間，建立我國具有長期穩(wěn)定運(yùn)行能力的測(cè)圖衛(wèi)星系列體系。測(cè)圖衛(wèi)星主要有效載荷之一為激光測(cè)距儀，其主要用于廣義高程控制點(diǎn)測(cè)量，達(dá)到滿足實(shí)際測(cè)繪應(yīng)用需求，因此，生成高精度的廣義地面控制點(diǎn)至關(guān)重要。
[0003]基于全波形數(shù)據(jù)的地物特征提取技術(shù)是實(shí)現(xiàn)大足印內(nèi)廣義高程控制點(diǎn)提取的基礎(chǔ)。發(fā)射激光與地物目標(biāo)作用后，返回的激光回波就攜帶了地物特征信息。地物復(fù)雜性主要體現(xiàn)在地面目標(biāo)反射率變化、地形特征變化以及城市復(fù)雜場(chǎng)景變化。激光立體測(cè)繪需要了解地物的類別，從而根據(jù)先驗(yàn)知識(shí)得到照射范圍內(nèi)激光反射率信息。僅利用足印相機(jī)影像無法準(zhǔn)確獲得地物的分類結(jié)果，激光波形擬合時(shí)會(huì)缺乏重要信息，從而會(huì)對(duì)激光測(cè)距的真實(shí)波形分解造成影響，進(jìn)而影響最終廣義高程控制點(diǎn)的精度。
[0004]為提高足印相機(jī)的分類精度，輔助激光測(cè)距的波形分解，需要根據(jù)立體測(cè)圖的應(yīng)用需求，提出一種結(jié)合全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫的衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類的方法，以實(shí)現(xiàn)足印相機(jī)影像的準(zhǔn)確分類，為后續(xù)激光波形分解提供輔助信息，提高波形分解精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明所要解決的問題是:一種結(jié)合全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫的衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類的方法
[0006]本發(fā)明提供的技術(shù)方案采用如下步驟:
[0007]I)基于全球高分辨率多光譜數(shù)據(jù)建立全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫
[0008]獲取高分辨率多光譜影像，對(duì)獲取的影像數(shù)據(jù)按照空間維和時(shí)間維屬性進(jìn)行組織，通過自動(dòng)分類/目視解譯的方式對(duì)影像進(jìn)行地表覆蓋類型分類，形成地表覆蓋類型分類結(jié)果數(shù)據(jù)，并將分類結(jié)果與原始影像按照空間和時(shí)間統(tǒng)一管理，建立全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫。
[0009]2)對(duì)足印相機(jī)獲得的影像進(jìn)行預(yù)處理，生成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品
[0010]對(duì)足印相機(jī)獲得的原始影像經(jīng)過輻射校正、幾何校正等預(yù)處理，生成激光足印相機(jī)待分類影像數(shù)據(jù)。
[0011]3)將激光足印相機(jī)待分類影像與全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫中同一時(shí)相、同一地區(qū)分類圖像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，確定足印相機(jī)位置
[0012]統(tǒng)一足印相機(jī)和分類數(shù)據(jù)庫中多光譜數(shù)據(jù)坐標(biāo)系，以足印相機(jī)影像的屬性數(shù)據(jù)為檢索參數(shù)，從全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫中查找覆蓋足印相機(jī)影像地域范圍和時(shí)相的原始高分辨率多光譜影像和分類數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并提取出與足印相機(jī)范圍相同、譜段相同的多光譜數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)分類數(shù)據(jù)。
[0013]4)根據(jù)光譜輻射特性建立足印相機(jī)影像與多光譜影像的關(guān)聯(lián)，確定足印相機(jī)中不變的地物類別
[0014]通過足印相機(jī)影像與提取的高分辨率多光譜影像的光譜輻射相似性，建立二者之間的關(guān)聯(lián)，同時(shí)結(jié)合同時(shí)相分類圖像確定足印相機(jī)內(nèi)具有相對(duì)穩(wěn)定輻射特性的類別。
[0015]5)通過灰度匹配得到足印相機(jī)影像變化區(qū)域的類別，最終得到衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類
[0016]在同一幅足印相機(jī)影像中，對(duì)于通過步驟4)無法確定的地物已經(jīng)發(fā)生變化的區(qū)域，利用同幅影像灰度匹配，確定變化地物的類別，最終得到衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類結(jié)果。
【附圖說明】
[0017]圖1為結(jié)合全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫的衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類的方法。
【具體實(shí)施方式】
[0018]I)基于全球高分辨率多光譜數(shù)據(jù)建立全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫
[0019]a)獲取高分辨率多光譜影像數(shù)據(jù)；
[0020]b)對(duì)多光譜影像按照空間維和時(shí)間維在統(tǒng)一坐標(biāo)系下進(jìn)行組織；
[0021 ] c)通過自動(dòng)分類/目視解譯的方式對(duì)多光譜影像進(jìn)行地表覆蓋類型分類，評(píng)價(jià)分類精度，分類精度滿足要求后，得到多光譜影像的地表覆蓋類型分類結(jié)果數(shù)據(jù)；
[0022]d)將分類結(jié)果與相關(guān)聯(lián)的原始高分辨率多光譜影像在空間上和時(shí)間上進(jìn)行統(tǒng)一組織；
[0023]e)建立全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫，對(duì)高分辨率多光譜原始數(shù)據(jù)和相應(yīng)分類結(jié)果數(shù)據(jù)進(jìn)行時(shí)空數(shù)據(jù)組織管理，提供數(shù)據(jù)檢索服務(wù)。
[0024]2)對(duì)足印相機(jī)獲得的影像進(jìn)行預(yù)處理，生成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品
[0025]對(duì)足印相機(jī)獲得的原始影像經(jīng)過輻射校正、幾何校正等預(yù)處理，生成激光足印相機(jī)待分類影像數(shù)據(jù)。
[0026]3)將激光足印相機(jī)待分類影像與全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫中同一時(shí)相、同一地區(qū)分類圖像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，確定足印相機(jī)位置
[0027]a)通過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換使激光足印相機(jī)影像和分類數(shù)據(jù)庫中的多光譜影像處于同一坐標(biāo)系中；
[0028]b)以足印相機(jī)影像屬性數(shù)據(jù)為檢索參數(shù)，從全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫中查找覆蓋足印相機(jī)影像地域范圍和時(shí)相的高分辨率多光譜數(shù)據(jù)及其對(duì)應(yīng)分類數(shù)據(jù)；
[0029]c)以時(shí)間距離最短為原則，選擇最接近足印相機(jī)影像獲取時(shí)間的多光譜數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)分類數(shù)據(jù)，并提取出與足印相機(jī)同波段的多光譜影像；
[0030]d)截取提取的多光譜影像及對(duì)應(yīng)分類數(shù)據(jù)，獲得與足印相機(jī)影像相一致的區(qū)域
[0031]4)根據(jù)光譜輻射特性建立足印相機(jī)影像與分類圖像的關(guān)聯(lián)，確定足印相機(jī)中不變的地物類別
[0032]a)對(duì)足印相機(jī)進(jìn)行重采樣將分辨率提升至多光譜影像的分辨率；
[0033]b)對(duì)截取的多光譜影像和足印相機(jī)影像進(jìn)行輻射特征提取，根據(jù)輻射特征相似性，對(duì)足印相機(jī)影像和多光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行輻射相似度計(jì)算；
[0034]c)足印相機(jī)影像中滿足設(shè)定閾值的輻射特征的像元認(rèn)為是與高分辨率多光譜影像中對(duì)應(yīng)像元是同一類地物，即不變地物；
[0035]d)通過高分辨率多光譜影像與分類數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)確定像元類別，從而確定足印相機(jī)影像中像元的地物類別。
[0036]5)通過灰度匹配得到足印相機(jī)影像變化區(qū)域的類別，最終得到衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類
[0037 ] a)確定通過步驟4)不能識(shí)別類別的像元，這些像元屬于地物發(fā)生變化的像元；
[0038]b)將上述像元利用灰度相似性計(jì)算其與足印相機(jī)已分類像元的相似程度；
[0039]c)按照最優(yōu)匹配原則確定未分類像元與足印相機(jī)影像中已分類像元的關(guān)系，從而對(duì)這些像元進(jìn)行分類，最終得到衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類結(jié)果。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類的方法，其特征在于包括以下步驟: 1)基于全球高分辨率多光譜數(shù)據(jù)建立全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫， 獲取高分辨率多光譜影像，對(duì)獲取的影像數(shù)據(jù)按照空間維和時(shí)間維屬性進(jìn)行組織，通過自動(dòng)分類/目視解譯的方式對(duì)影像進(jìn)行地表覆蓋類型分類，形成地表覆蓋類型分類結(jié)果數(shù)據(jù)，并將分類結(jié)果與原始影像按照空間和時(shí)間統(tǒng)一管理，建立全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫； 2)對(duì)足印相機(jī)獲得的影像進(jìn)行預(yù)處理，生成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品；對(duì)足印相機(jī)獲得的原始影像經(jīng)過輻射校正、幾何校正預(yù)處理，生成激光足印相機(jī)待分類影像數(shù)據(jù)； 3)將激光足印待分類影像與全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫中同一時(shí)相、同一地區(qū)分類圖像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)，確定足印相機(jī)位置;統(tǒng)一足印相機(jī)和分類數(shù)據(jù)庫中多光譜數(shù)據(jù)坐標(biāo)系，以足印相機(jī)影像的屬性數(shù)據(jù)為檢索參數(shù)，從全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫中查找覆蓋足印相機(jī)影像地域范圍和時(shí)相的原始高分辨率多光譜影像和分類數(shù)據(jù)進(jìn)行匹配，并提取出與足印相機(jī)范圍相同、譜段相同的多光譜數(shù)據(jù)及對(duì)應(yīng)分類數(shù)據(jù)； 4)根據(jù)光譜輻射特性建立足印相機(jī)影像與多光譜影像的關(guān)聯(lián)，確定足印相機(jī)中不變的地物類別；通過足印相機(jī)影像與提取的高分辨率多光譜影像的光譜輻射相似性，建立二者之間的關(guān)聯(lián)，同時(shí)結(jié)合同時(shí)相分類圖像確定足印相機(jī)內(nèi)具有相對(duì)穩(wěn)定輻射特性的類別； 5)通過灰度匹配得到足印相機(jī)影像變化區(qū)域的類別，最終得到衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類;在同一幅足印相機(jī)影像中，對(duì)于通過步驟4)無法確定的地物已經(jīng)發(fā)生變化的區(qū)域，利用同幅影像灰度匹配，確定變化地物的類別，最終得到衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類結(jié)果。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類的方法，該方法步驟為：(1)基于全球高分辨率多光譜數(shù)據(jù)建立全球地表覆蓋類型分類數(shù)據(jù)庫；(2)對(duì)足印相機(jī)獲得的影像進(jìn)行預(yù)處理，生成標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品；(3)將激光足印相機(jī)待分類影像與分類數(shù)據(jù)庫中同時(shí)相同地區(qū)多光譜影像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)；(4)根據(jù)光譜輻射特性建立足印相機(jī)影像與多光譜影像和分類數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)，確定足印相機(jī)中不變的具有固定特征的地物類別；(5)通過灰度匹配得到足印相機(jī)影像變化區(qū)域的類別，從而得到衛(wèi)星激光高度計(jì)足印相機(jī)影像精確分類。該方法可以為衛(wèi)星激光高度計(jì)立體測(cè)圖全波形分解提供精確的地物類別信息，輔助提高波形分解的準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G06K9/62, G06F17/30
【公開號(hào)】CN105512678
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510868974
【發(fā)明人】劉智慧, 邱振戈, 謝鋒, 劉成玉, 舒嶸, 王建宇, 張長興, 邵紅蘭, 楊貴
【申請(qǐng)人】中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2015年12月1日