一種多源遙感影像質(zhì)量定量比選方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種多源遙感影像質(zhì)量定量比選方法，該方法包括有以下步驟：獲取空間分辨率相近的多源遙感影像S1；消除大氣和光照等因素影響S2；遙感影像分辨率均一化S3；遙感影像空間范圍均一化S4；影像特征參數(shù)選擇與計(jì)算S5；建立模型進(jìn)行定量比選S6。本發(fā)明的效果是能夠從眾多傳感器中篩選出滿足工程需要且性價(jià)比高的遙感數(shù)據(jù)源，為工程地質(zhì)遙感判釋質(zhì)量提供保障，以提高工程的安全性。
【專利說(shuō)明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工程地質(zhì)遙感判釋技術(shù)，特別是涉及一種多源遙感影像質(zhì)量定量比選 方法。 一種多源遙感影像質(zhì)量定量比選方法

【背景技術(shù)】
[0002] 在工程地質(zhì)遙感判釋工作中，遙感影像的選擇至關(guān)重要，對(duì)數(shù)據(jù)配準(zhǔn)、融合、目標(biāo) 辨識(shí)、判釋分析等后續(xù)處理和應(yīng)用有很大影響。隨著新型傳感器平臺(tái)的發(fā)展，遙感影像的種 類和數(shù)量越來(lái)越多。不同傳感器遙感影像的特征和適用范圍也不同，分辨率相近的遙感影 像性價(jià)比有時(shí)相差距大。根據(jù)工程需要，選擇合適的遙感影像十分重要。遙感影像選取不 當(dāng)，就會(huì)造成數(shù)據(jù)精度達(dá)不到要求、判釋困難及性價(jià)比低等問(wèn)題，很大程度上限制了地質(zhì)遙 感技術(shù)的推廣應(yīng)用。
[0003] 為了對(duì)工程應(yīng)用中遙感影像質(zhì)量進(jìn)行有效控制，需要對(duì)其進(jìn)行評(píng)價(jià)和比選。遙感 影像評(píng)價(jià)包括定性和定量評(píng)價(jià)。目前，定性評(píng)價(jià)仍沒(méi)有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)，主要根據(jù)個(gè)人經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行主 觀判斷，往往很難達(dá)到較好的效果；定量評(píng)價(jià)常用的指標(biāo)，如均值、方差、相關(guān)系數(shù)、信息熵 等單一指標(biāo)，只能對(duì)影像進(jìn)行簡(jiǎn)單的評(píng)價(jià)，不能對(duì)遙感影像性能和應(yīng)用價(jià)值做出綜合評(píng)價(jià)。 目前，定量評(píng)價(jià)主要用于對(duì)單一數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，尚未實(shí)現(xiàn)對(duì)不同數(shù)據(jù)源的質(zhì)量比選，很難達(dá) 到工程地質(zhì)遙感判釋技術(shù)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)的要求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)進(jìn)行遙感數(shù)據(jù)質(zhì)量比選中存在的問(wèn)題，本發(fā)明推出一種多源遙感影 像質(zhì)量定量比選方法，其目的在于，利用獲取的空間分辨率相近的多源遙感影像，對(duì)其進(jìn)行 大氣校正、分辨率均一化和空間范圍均一化處理，分別計(jì)算影像特征參數(shù)，通過(guò)建立數(shù)學(xué)模 型進(jìn)行定量比選，用于工程應(yīng)用遙感源的優(yōu)選。
[0005] 本發(fā)明涉及的一種多源遙感影像質(zhì)量定量比選方法，技術(shù)步驟包括：獲取空間分 辨率相近的多源遙感影像，消除大氣和光照等因素影響，遙感影像分辨率均一化，遙感影像 空間范圍均一化，影像特征參數(shù)選擇與計(jì)算，建立模型進(jìn)行定量比選。具體方法如下：
[0006] 獲取空間分辨率相近的多源遙感影像S1 :獲取空間分辨率相近的多傳感器遙感 影像，如空間分辨率相近的SP0T5、P5、AL0S及資源三號(hào)等傳感器的全色影像，這些也是工 程地質(zhì)遙感判釋常用遙感源；
[0007] 消除大氣和光照等因素影響S2 :對(duì)步驟S1獲取的多源遙感影像進(jìn)行大氣校正處 理，以消除大氣和光照等因素影響；
[0008] 遙感影像分辨率均一化S3 :對(duì)步驟S2得到的遙感影像進(jìn)行處理，提取其分辨率屬 性信息，以分辨率數(shù)值最大值為基準(zhǔn)，對(duì)其余影像數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣；
[0009] 遙感影像空間范圍均一化S4 :獲取多源影像的最小行數(shù)和列數(shù)，以其為基準(zhǔn)，對(duì) 步驟S3得到的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行裁剪；
[0010] 影像特征參數(shù)選擇與計(jì)算S5 :針對(duì)步驟S4得到的影像，選擇能夠表征影像信息量 大小、微小細(xì)節(jié)反差能力和信噪比的特征參數(shù)，并計(jì)算各個(gè)影像對(duì)應(yīng)的特征參數(shù)值。特征參 數(shù)可通過(guò)IDL平臺(tái)編程計(jì)算；
[0011] 建立模型進(jìn)行定量比選S6 :基于步驟S5得到的影像特征參數(shù)，建立比選模型，進(jìn) 行遙感影像質(zhì)量比選。
[0012] 優(yōu)選的，所述的消除大氣和光照等因素影響（S2)中，大氣校正采用黑暗像元法， 并以波段最小值作為暗像元。
[0013] 優(yōu)選的，所述的遙感影像空間范圍均一化（S4)步驟中，確定空間范圍均一化基準(zhǔn) 的方法為：查看遙感影像的頭文件信息，標(biāo)記每種影像的行數(shù)和列數(shù)。將得到的多源遙感影 像行數(shù)和列數(shù)分別從大到小進(jìn)行排序，以行數(shù)和列數(shù)的最小值為空間范圍均一化基準(zhǔn)。
[0014] 優(yōu)選的，上述遙感影像的處理在遙感圖像處理軟件中進(jìn)行。
[0015] 優(yōu)選的，所述的影像特征參數(shù)選擇與計(jì)算（S5)步驟中，影像特征參數(shù)選擇為評(píng)價(jià) 影像信息量大小的標(biāo)準(zhǔn)差和信息熵參數(shù)、評(píng)價(jià)影像清晰度的平均梯度參數(shù)、以及評(píng)價(jià)影像 信噪比的信噪比參數(shù)。
[0016] 優(yōu)選的，所述的影像特征參數(shù)的計(jì)算方法為：
[0017] 評(píng)價(jià)影像信息量大小的標(biāo)準(zhǔn)差和信息熵參數(shù)計(jì)算方法：
[0018] 1)標(biāo)準(zhǔn)差（σ)
[0019] 標(biāo)準(zhǔn)差（σ)反映了影像灰度相對(duì)于灰度平均值的離散情況?？捎脕?lái)評(píng)價(jià)影像信 息量的大小。其計(jì)算公式為
[0020]

【權(quán)利要求】
1. 一種多源遙感影像質(zhì)量定量比選方法，其特征是：該方法包括有以下步驟： 獲取空間分辨率相近的多源遙感影像（S1):獲取空間分辨率相近的多傳感器遙感影 像； 消除大氣和光照等因素影響（S2):對(duì)步驟（S1)獲取的多源遙感影像進(jìn)行大氣校正處 理，以消除大氣和光照等因素影響； 遙感影像分辨率均一化（S3):對(duì)步驟（S2)得到的遙感影像進(jìn)行處理，提取其分辨率屬 性信息，以分辨率數(shù)值最大值為基準(zhǔn)，對(duì)其余影像數(shù)據(jù)進(jìn)行重采樣； 遙感影像空間范圍均一化（S4):獲取多源影像的最小行數(shù)和列數(shù)，以其為基準(zhǔn)，對(duì)步 驟（S3)得到的數(shù)據(jù)分別進(jìn)行裁剪； 影像特征參數(shù)選擇與計(jì)算（S5):針對(duì)步驟（S4)得到的影像，選擇能夠表征影像信息量 大小、微小細(xì)節(jié)反差能力和信噪比的特征參數(shù)，并計(jì)算各個(gè)影像對(duì)應(yīng)的特征參數(shù)值； 建立模型進(jìn)行定量比選（S6):基于步驟（S5)得到的影像特征參數(shù)，建立比選模型，進(jìn) 行遙感影像質(zhì)量比選。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多源遙感影像質(zhì)量定量比選方法，其特征是：所述的消 除大氣和光照等因素影響（S2)中，大氣校正采用黑暗像元法，并以波段最小值作為暗像 J Li 〇
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多源遙感影像質(zhì)量定量比選方法，其特征是：所述的遙 感影像空間范圍均一化（S4)步驟中，確定空間范圍均一化基準(zhǔn)的方法為：查看遙感影像的 頭文件信息，標(biāo)記每種影像的行數(shù)和列數(shù)。將得到的多源遙感影像行數(shù)和列數(shù)分別從大到 小進(jìn)行排序，以行數(shù)和列數(shù)的最小值為空間范圍均一化基準(zhǔn)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1至3任一項(xiàng)所述的一種多源遙感影像質(zhì)量定量比選方法，其特征是： 所述遙感影像的處理在遙感圖像處理軟件中進(jìn)行。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多源遙感影像質(zhì)量定量比選方法，其特征是：所述的影 像特征參數(shù)選擇與計(jì)算（S5)步驟中，影像特征參數(shù)選擇為評(píng)價(jià)影像信息量大小的標(biāo)準(zhǔn)差 和信息熵參數(shù)、評(píng)價(jià)影像清晰度的平均梯度參數(shù)、以及評(píng)價(jià)影像信噪比的信噪比參數(shù)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種多源遙感影像質(zhì)量定量比選方法，其特征是：所述的影 像特征參數(shù)的計(jì)算方法為： 評(píng)價(jià)影像信息量大小的標(biāo)準(zhǔn)差和信息熵參數(shù)計(jì)算方法： 1) 標(biāo)準(zhǔn)差（〇 ) 標(biāo)準(zhǔn)差（σ)反映了影像灰度相對(duì)于灰度平均值的離散情況?？捎脕?lái)評(píng)價(jià)影像信息量 的大小。其計(jì)算公式為
式中，Z(Xi，yi)為像元灰度值d為灰度平均值，Μ、Ν分別為融合影像的總行、列數(shù)。 〇 值越大，則影像灰度級(jí)分布分散，影像的反差大，可以看出更多的信息； 2) 信息熵⑶ 信息熵（Η)是評(píng)價(jià)影像信息量大小的一個(gè)重要指標(biāo)，根據(jù)仙農(nóng)信息論的原理，一幅灰 式中，Pi為影像像元灰度值為i的概率。Η值越大，說(shuō)明影像所含信息越豐富，質(zhì)量越 好； 度范圍為N的影像的熵為
評(píng)價(jià)影像清晰度的平均梯度參數(shù)計(jì)算方法： 3) 平均梯度（G ) 平均梯度（G )能夠反映融合結(jié)果對(duì)影像微小細(xì)節(jié)反差的表達(dá)能力，表征影像的相對(duì) 清晰度，公式為
式中，D(i，j)為融合影像第i行、j列的灰度值，Μ、Ν分別為融合影像的總行、列數(shù)。G 越大，說(shuō)明影像越清晰； 評(píng)價(jià)影像信噪比的信噪比參數(shù)計(jì)算方法： 4) 信噪比（S) 信噪比（S)能夠表征影像受噪聲影響的程度。信噪比可利用局域平均值與方差之比來(lái) 計(jì)算。其計(jì)算過(guò)程如下： (1) 求影像灰度平均值Μ ; (2) 對(duì)影像進(jìn)行分塊，一般將影像分解成4X4的小塊得出的信噪比比較穩(wěn)定可靠。選 擇4X4子窗口，求其局域方差〇 2; (3) 求出局域方差極大值 (4) 根據(jù)影像灰度平均值和局域方差極大值計(jì)算信噪比，公式如下：
7. 根據(jù)權(quán)利要求1、5、6任一項(xiàng)所述的一種多源遙感影像質(zhì)量定量比選方法，其特征 是：所述特征參數(shù)的計(jì)算是基于IDL平臺(tái)編程計(jì)算得到。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種多源遙感影像質(zhì)量定量比選方法，其特征是：所述的建 立模型進(jìn)行定量比選（S6)方法為： 通過(guò)對(duì)各評(píng)價(jià)參數(shù)重要性的分析，確定各評(píng)價(jià)因素權(quán)重。其中，標(biāo)準(zhǔn)差σ權(quán)重為10%， 信息熵Η權(quán)重為20 %,平均梯度〇權(quán)重為30 %,信噪比S權(quán)重為40 %。在確定各評(píng)價(jià)參數(shù) 權(quán)重分配的基礎(chǔ)上，建立多源遙感影像質(zhì)量評(píng)價(jià)模型如下：
式中，Q為遙感影像質(zhì)量評(píng)價(jià)參數(shù)，Q值越大說(shuō)明遙感影像質(zhì)量越好。 分別計(jì)算多源遙感影像的Q值，并按從大到小進(jìn)行排序，得到多源遙感影像定量比選 結(jié)果。
【文檔編號(hào)】G06T17/00GK104157009SQ201410415899
【公開(kāi)日】2014年11月19日 申請(qǐng)日期:2014年8月21日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月21日
【發(fā)明者】劉桂衛(wèi), 李國(guó)和, 王在嶺, 肖如林, 寧新穩(wěn) 申請(qǐng)人:鐵道第三勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司