CN106780403B - 一种推扫式热红外高光谱遥感图像非均匀性校正方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种推扫式热红外高光谱遥感图像非均匀性校正方法，该方法步骤如下：(1)逐波段对原始热红外高光谱遥感图像进行标准矩匹配校正，得到标准矩匹配校正图像；(2)以标准矩匹配校正图像为基础，选择相邻两列像元中相同地物像元；(3)对于相邻两列原始数据，以前一列为基准，用两列中相同地物像元，通过线性回归得到后一列的校正系数，并对后一列进行校正，顺次遍历一个波段的所有列，完成一个波段图像的非均匀性校正。按照此方法，遍历一幅热红外高光谱遥感图像的所有波段，完成一幅热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正。本发明的方法具有准确性好，速度快，易操作，无需实时参考黑体数据等特点。

Description

一种推扫式热红外高光谱遥感图像非均匀性校正方法

技术领域

本发明涉及对地观测技术领域，特别是涉及一种基于热红外高光谱遥感图像相邻两列DN(Digital Number)值的相关性，对热红外高光谱遥感图像进行非均匀性校正的方法。

背景技术

线阵推扫式热红外光谱成像仪是当前最流行的热红外高光谱传感器之一。其结构特点是，热红外焦平面的每一行对应一个波段，每一行有一定数量(一般是数百)的探测单元，随着成像光谱仪的运动，以行为单位获取热红外高光谱遥感图像。对于一个波段来说，探测单元之间存在响应不一致，进而产生严重的条带噪声，即图像列之间的不均匀，影响热红外高光谱图像的后续处理和应用。不同探测单元的响应函数会随着入射强度得变化而不同，因而导致条带噪声。

目前，国内外可见近红外、短波红外的高光谱图像非均匀性校正方法的研究比较多。主要有直方图匹配、矩匹配、改进的矩匹配法(基于均值补偿的矩匹配法、基于相关系数的矩匹配法、基于平均值滤波的矩匹配法、基于多项式拟合的矩匹配法、基于移动窗口滤波的矩匹配法等)、邻域插值法及其改进方法、傅里叶变换、小波变换及其衍生方法等。专门针对推扫式热红外高光谱图像非均匀性研究却很少。适用于可见近红外、短波红外的高光谱图像非均匀性校正的方法并不适用于热红外高光谱影像，因此亟需针对推扫式热红外成像光谱仪的成像点，开发适用于推扫式热红外成像光谱仪所获取的热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正方法，解决推扫式热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正问题。

发明内容

针对现有的技术空白和缺点，本发明所要解决的技术问题是提供一种准确性好，速度快，易操作，无需实时参考黑体数据的推扫式热红外高光谱遥感图像非均匀性校正方法。

为了解决上述技术问题，本发明提供的一种推扫式热红外高光谱遥感图像非均匀性校正方法，其特点是，非均匀性校正方法的步骤如下：

(1)逐波段对原始热红外高光谱遥感图像进行标准矩匹配校正，得到标准矩匹配校正图像。计算方法为

其中，D′_i,j为矩匹配校正后像元值；D_i,j为原始像元值；i，j为列、行号；M，N别为列数和行数；μ_i，μ_r分别为第i列和参考列的均值；σ_i，σ_r分别为第i列和参考列的标准方差；

(2)以标准矩匹配校正图像为基础，选择相邻两列像元中相同地物像元，对于某一波段来说，选择方法为

Φ_i＝{j|abs(D|_i′_,j-D|_i-1,j)≤T,2≤i≤M,1≤j≤N,i,j∈Z}

其中，Φ_i为所选择相邻两列像元中相同地物像元集；D|_i,j，D|_i-1,j为标准矩匹配校正像元值；T为阈值；abs(·)为取绝对值；

(3)对于相邻两列原始数据，以前一列为基准，用两列中相同地物像元，通过线性回归得到后一列的校正系数，计算方法为

{A_i,B_i}＝regress(D_i,j,D_i-1,j),j∈Φ_i

其中，A_i，B_i为校正系数；regress(·,·)为线性回归。根据校正系数对后一列进行校正，顺次遍历一个波段的所有列，完成一个波段图像的非均匀性校正。计算方法为

其中，为校正后像元值；D_i,j为原始像元值；

按照步骤(1)至步骤(3)流程，遍历一幅热红外高光谱遥感图像的所有波段，完成一幅热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正。

附图说明

图1推扫式热红外高光谱图像非均匀性校正流程。

图2原始推扫式热红外高光谱图像示例。

图3标准矩匹配校正结果示例。

图4本发明方法校正结果示例。

图5矩匹配校正结果各列均值示例。

图6本发明方法校正结果各列均值示例。

图7矩匹配校正结果各列标准方差示例。

图8本发明方法校正结果各列标准方差示例。

具体实施方式

以下对本发明的实施例做了进一步详细描述，但本实施例并不限于本发明，凡是采用本发明的相似方法及其相似变化，均应列入本发明的保护范围。

(1)选择待校正的推扫式热红外高光谱图像，逐波段对原始热红外高光谱遥感图像进行标准矩匹配校正，得到标准矩匹配校正图像。计算方法为

其中，D|_i,j为矩匹配校正后像元值；D_i,j为原始像元值；i，j为列、行号；M，N别为列数和行数；μ_i，μ_r分别为第i列和参考列的均值；σ_i，σ_r分别为第i列和参考列的标准方差；热红外高光谱图像盖谱段范围为8.0-12.5μm，共181个波段，光谱采样间隔为25nm，FWHM在50nm左右。热红外高成像光谱仪为推扫式成像光谱仪，扫描行共计320(M)个探测单元，视场角为14°。所获取数据空间分辨率为2m，飞行高度为2000m。成像时间为2015年6月6日，成像地点位于122°19'15"，29°55'17"附近。

(2)以标准矩匹配校正图像为基础，选择相邻两列像元中相同地物像元，对于某一波段来说，选择方法为

Φ_i＝{j|abs(D|_i,j-D|_i-1,j)≤T,2≤i≤M,1≤j≤N,i,j∈Z}

其中，Φ_i为所选择相邻两列像元中相同地物像元集；D|_i,j，D|_i-1,j为标准矩匹配校正像元值；T为阈值；abs(·)为取绝对值；

(3)对于相邻两列原始数据，以前一列为基准，用两列中相同地物像元，通过线性回归得到后一列的校正系数，计算方法为

{A_i,B_i}＝regress(D_i,j,D_i-1,j),j∈Φ_i

其中，A_i，B_i为校正系数；regress(·,·)为线性回归。根据校正系数对后一列进行校正，顺次遍历一个波段的所有列，完成一个波段图像的非均匀性校正。计算方法为

其中，为校正后像元值；D_i,j为原始像元值；按照此流程，遍历所选择的热红外高光谱遥感图像的所有181个波段，完成热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正。对比标准矩匹配校正结果的各列均值和标准差(图5和图7)与本发明校正结果的均值和标准差(图6和图8)，本发明方法的各列均值和标准差都不尽相同，差异更大，更符合实际情况。

Claims (1)

1.一种推扫式热红外高光谱遥感图像非均匀性校正方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)逐波段对原始热红外高光谱遥感图像进行标准矩匹配校正，得到标准矩匹配校正图像；

(2)以标准矩匹配校正图像为基础，选择相邻两列像元中相同地物像元，对于某一波段来说，选择方法为：

Φ_i＝{j|abs(D′_i,j-D′_i-1,j)≤T,2≤i≤M,1≤j≤N,i,j∈Z}

其中，Φ_i为所选择相邻两列像元中相同地物像元集；D′_i,j，D′_i-1,j为标准矩匹配校正像元值；i，j为列、行号；M，N别为列数和行数；T为阈值；abs(·)为取绝对值；

(3)对于相邻两列原始数据，以前一列为基准，用两列中相同地物像元，通过线性回归得到后一列的校正系数，计算方法为：

{A_i,B_i}＝regress(D_i,j,D_i-1,j),j∈Φ_i

其中，A_i，B_i为校正系数；regress(·,·)为线性回归；根据校正系数对后一列进行校正，顺次遍历一个波段的所有列，完成一个波段图像的非均匀性校正，计算方法为：

其中，为校正后像元值；D_i,j为原始像元值；

(4)按照步骤(1)至步骤(3)流程，遍历一幅热红外高光谱遥感图像的所有波段，完成一幅热红外高光谱遥感图像的非均匀性校正。