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专利号: 2018100742122
申请人: 安徽师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2023-12-08
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于偏振图像的云检测方法,其特征在于,所述方法包括如下步骤:S1、基于偏振多角度卫星数据的水陆标识将卫星数据划分为陆地上空的像元数据或者是海洋上空的像元数据;

S2、基于蓝光波段检测、表观压强检测及近红外波段的偏振反射率检测对陆地上空的像元进行云像元和非云像元的识别,基于表观压强检测、近红外波段反射率检测、近红外波段偏振反射率检测和蓝光波段的偏振检测对海洋上空的像元进行云像元和非云像元的识别;

S3、对陆地上空或海洋上空标识为云的像元进行雪、冰覆盖修订,雪、冰覆盖修订是指对由于下垫面表面覆盖雪、冰被误认为云像元的像元进行修订,修订为非云像元。

2.如权利要求1所述的基于偏振图像的云检测方法,其特征在于,陆地上空像元的云像元和非云像元的识别具体包括如下步骤:S21、利用蓝光波段的动态反射率阈值对陆地上空的像元进行第一次云检测,所述蓝光波段动态反射率阈值是基于不同月份、不同轨道的PARASOL陆地像元蓝光波段真实反射率与理论反射率之差的云量关系的统计获取的;

S22、利用动态表观压强阈值对第一次检测后陆地上空的非云像元进行第二次云检测,所述动态表观压强阈值由不同地表的归一化植被指数计算获得;

S23、利用近红外波段偏振反射率阈值对第二次检测后陆地上空的非云像元进行第三次云检测,近红外波段偏振反射率阈值是基于近红外波段不同月份不同大气模式下的PARASOL数据统计获得的。

3.如权利要求1所述的基于偏振图像的云检测方法,其特征在于,海洋上空像元的云像元和非云像元的识别具体包括如下步骤:S24、利用动态表观压强阈值进行海洋上空像元的第一次云检测,所述动态表观压强阈值是对PARASOL以及数据中的765nm波段的分子散射反射率和大气顶的表观反射率之比进行统计获取的;

S25、利用动态的近红外波段反射率阈值对第一次云检测后的非云像元进行第二次云检测,所述动态近红外波段反射率阈值是基于近红外波段不同大气模式下的PARASOL数据统计获得的;

S26、利用固定的近红外波段偏振反射率阈值对第二次云检测后的非云像元进行第三次云检测,所述近红外波段偏振反射率固定阈值由不同大气模式下的PARASOL 865nm波段偏振反射率值统计获得;

S27、利用固定的蓝光波段偏振阈值对第三次云检测后的非云像元进行第四次云检测,所述蓝光波段偏振固定阈值由蓝光波段PARASOL数据计算获得。

4.如权利要求1所述的基于偏振图像的云检测方法,其特征在于,由于雪、冰覆盖被误认为云像元的非云像元满足以下条件,即需要将依次满足下列条件的云像元修订为非云像元,具体包括如下条件:

1)像元观测几何条件满足偏振检测中的角度测试;

2)只有蓝光波段被识别为云像元;

3)红光波段的反射率高于红光波段反射率统计阈值,且近红外波段的反射率高于近红外波段反射率统计阈值;

4)红光波段反射率和近红外波段反射率的差值小于设定阈值。

5.如权利要求2所述的基于偏振图像的云检测方法,其特征在于,所述步骤S21具体如下:判断陆地像元的下垫面是否为沙漠地区,若判断结果为否,将满足条件1的陆地非沙漠上空的像元标记为云像元,否则标记为非云像元;若判断结果为是,将满足条件1、条件2及条件3的沙漠上空像元标记为云像元,否则标记为非云像元;

条件1:当太阳天顶角最小时,像元的蓝光波段反射率观测值 与像元的蓝光波段分子散射反射率计算值 之差大于阈值一ΔR1,即 ΔR1即为蓝光波段的动态反射率阈值;

条件2:当太阳天顶角最小时,像元偏振多角度卫星影像蓝光波段反射率观测值 与像元偏振多角度卫星影像蓝光波段分子散射反射率计算值 之差大于阈值二ΔR1′,即阈值二ΔR1′基于沙漠区域下垫面的反射率与云量关系的统计获取的;

条件3:当太阳天顶角最小时,ΔR7′与ΔR4之差大于阈值三Δm,ΔR7′为近红外通道反射率观测值 与近红外通道分子散射反射率计算值 之差,ΔR4为红光通道反射率观测值 与红光通道分子散射反射率计算值 之差,即阈值三Δm是基于沙漠区域下垫面的反射率与云量关系的统计获取的。

6.如权利要求2所述的基于偏振图像的云检测方法,其特征在于,所述步骤S22具体如下:若像元各个有效方向的平均的表观压强MPapp与地表压强Psurf的差值大于阈值ΔP,即Psurf-MPapp>ΔP,则将所述像元标记为云像元,否则标记为非云像元,其中,ΔP为所述动态表观压强阈值。

7.如权利要求2所述的基于偏振图像的云检测方法,其特征在于,所述步骤S23具体如下:当像元的散射角处于139°~141°之间,且经公式(μs+μv)PR7校正后的近红外波段偏振反射率仍小于阈值Δd1,即(μs+μv)PR7<Δd1,则将所述像元标记为云像元,否则标记为非云像元;

其中,μs和μv分别为从卫星观测数据中获取的太阳天顶角余弦值和观测天顶角的余弦值,PR7为测量得到的近红外波段的偏振反射率,Δd1为所述近红外波段偏振反射率定阈值。

8.如权利要求3所述的基于偏振图像的云检测方法,其特征在于,所述步骤S24具体如下:若像元表观压强Papp低于海洋表面压强Psurf,即 将所述像元标记为云像元,否则标记为非云像元;

其中, 为氧气A吸收波段中的宽波段的分子反射率, 为大气顶层反射率。

9.如权利要求3所述的基于偏振图像的云检测方法,其特征在于,所述步骤S25具体如下:对散射角大于30°的方向的数据进行第二次云检测,若像元的近红外波段反射率观测值 与晴空条件下近红外波段的反射率值 之差大于阈值ΔR7,即则将所述像元标记为云像元,否则,标记为非云像元;

其中,ΔR7为所述动态近红外波段反射率阈值。

10.如权利要求3所述的基于偏振图像的云检测方法,其特征在于,所述步骤S26具体如下:当像元的散射角在135°至150°的范围内,且经公式(μs+μv)PR7校正后的近红外波段偏振反射率仍小于阈值Δd2,即(μs+μv)PR7<Δd2,则所述像元被标记为云像元,否则,标记为非云像元;

其中μs和μv分别为从卫星观测数据中获取的太阳天顶角余弦值和观测天顶角的余弦值,PR7为测量得到的近红外波段的偏振反射率,Δd2为所述近红外波段偏振反射率固定阈值。