2024年3月30日发(作者：野惜文)
第愿卷摇第圆期
圆园员缘年源月摇
摇摇摇摇摇摇摇
摇摇摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇摇
悦澡蚤灶藻泽藻韵责贼蚤糟泽
摇
摇摇摇
灾燥造援愿摇晕燥援圆
摇粤责则援圆园员缘
文章编号摇圆园怨缘鄄员缘猿员渊圆园员缘冤园圆鄄园员怨愿鄄园苑
基于反射率特性的高光谱遥感
图像云检测方法研究
冯书谊
鄢
袁张摇宁袁沈摇霁袁叶摇盛袁张摇震
渊上海航天电子技术研究所袁上海圆园员员园怨冤
摘要院为了提高光谱遥感图像数据的利用率袁提出了一种基于光谱反射率特性的星载高光谱图像云检测方法遥首先分析
了各类地物在不同光谱下的反射率特征袁根据其特点从星载高光谱图像中选取特定缘个波长的图像数据袁然后依照图像
地物反射率及阈值判定法区分出高云区和中低云区袁最后对二者合并袁得到目标云区遥试验结果表明袁该方法的云检测
率可达怨园豫以上袁虚警率在员豫以内袁可以准确区分云与雪地区域尧沙漠区域以及植被区域袁实现云检测遥
关摇键摇词院高光谱曰遥感图像曰云检测曰反射率
中图分类号院孕源园苑援愿摇摇文献标识码院粤摇摇凿燥蚤院员园援猿苑愿愿辕悦韵援圆园员缘园愿园圆援园员怨愿
酝藻贼澡燥凿燥枣糟造燥怎凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶憎蚤贼澡澡赠责藻则泽责藻糟贼则葬造则藻皂燥贼藻
泽藻灶泽蚤灶早蚤皂葬早藻遭葬泽藻凿燥灶贼澡藻则藻枣造藻糟贼蚤增藻糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽
渊杂澡葬灶早澡葬蚤粤藻则燥泽责葬糟藻耘造藻糟贼则燥灶蚤糟栽藻糟澡灶燥造燥早赠陨灶泽贼蚤贼怎贼藻袁杂澡葬灶早澡葬蚤圆园员员园怨袁悦澡蚤灶葬冤
鄢悦燥则则藻泽责燥灶凿蚤灶早葬怎贼澡燥则袁耘鄄皂葬蚤造院枣藻灶早赃泽澡怎赃赠蚤岳葬造蚤赠怎灶援糟燥皂
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贼憎藻藻灶凿蚤枣枣藻则藻灶贼藻葬则贼澡遭葬糟噪早则燥怎灶凿袁蚤皂葬早藻凿葬贼葬燥枣枣蚤增藻泽责藻糟蚤枣蚤糟憎葬增藻造藻灶早贼澡泽葬则藻糟澡燥泽藻灶袁贼澡藻灶澡蚤早澡鄄糟造燥怎凿葬则藻葬葬灶凿
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运藻赠憎燥则凿泽院澡赠责藻则泽责藻糟贼则葬造曰则藻皂燥贼藻泽藻灶泽蚤灶早蚤皂葬早藻曰糟造燥怎凿鄄凿藻贼藻糟贼蚤燥灶曰则藻枣造藻糟贼蚤增蚤贼赠
则藻枣造藻糟贼蚤增蚤贼赠燥枣澡赠责藻则泽责藻糟贼则葬造则藻皂燥贼藻蚤皂葬早藻蚤泽责则燥责燥泽藻凿援粤糟糟燥则凿蚤灶早贼燥贼澡藻糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟燥枣贼澡藻则藻枣造藻糟贼蚤增蚤贼赠遭藻鄄
云耘晕郧杂澡怎鄄赠蚤
鄢
袁在匀粤晕郧晕蚤灶早袁杂匀耘晕允蚤袁再耘杂澡藻灶早袁在匀粤晕郧在澡藻灶
摇摇基金项目院国家自然科学基金资助项目渊晕燥援远员园苑圆员猿缘冤
摇摇收稿日期院圆园员源鄄员员鄄员怨曰修订日期院圆园员缘鄄园员鄄员苑
第圆期摇摇摇
冯书谊袁等院基于反射率特性的高光谱遥感图像云检测方法研究
员怨怨
员摇引摇言
摇
盖
摇
袁造成多
大气系统中有相当一部分地区表面被云层覆
尧高光谱卫星对地观测数据中存在大量
含云图像数据袁较大程度降低了遥感数据的利用
率
咱员鄄圆暂
率袁星载图像自主云检测就显得非常重要
遥为了能够提高卫星对地观测数据的有效
遥
目前国内从事星载实时云检测算法研究还未
见公开报道袁在地面应用中进行云检测的研究有
中科院遥感中心尧气象局及农情预测部门等单
位
咱猿暂
蕴粤晕阅杂粤栽
遥研究
等多光谱及高光谱图像
中所采用的图像分
遥
别
其中北京理
为酝韵阅陨杂尧
工大学承担地面站的云判读任务袁通过模式识别
与并行计算对可见光图像进行云判读
咱源暂
法利用图像空间域或频率域特点作为判据
遥
袁
其算
分别
采用图像的均值尧方差尧边缘和熵构成四维空间袁
采用最小距离法对云和地物进行分类遥
国外云识别的方法主要以陨杂悦悦孕方法尧
法利
悦蕴粤灾砸
用
方法等阈值方法为主
咱缘鄄远暂
的波段为可见光渊园郾远
遥其中
滋皂冤
陨杂悦悦孕
和红外
算
渊员员
空辐射值比较
滋皂冤波段遥
袁若两者的差大于晴空辐射值本身
把每一个像元的观测辐射值与晴
的变化时袁判定该像元点是云点遥悦蕴粤灾砸算法以
圆
息
伊
袁
圆
采用决策树的方式使用固定或半经验的初始
像元窗口为基础袁利用缘个通道的光谱信
化阈值来识别区域图像是否为无云尧部分有云和
全云遥
现有的云检测算法大多需要提取图像的特征
或进行复杂的决策判断袁其计算量比较大袁并不适
用于星载高光谱图像的实时云检测遥因此袁本文
提出了一种基于光谱反射率特性的星载高光谱图
像云检测方法遥
圆摇地物的反射特性
各谱段图像反射率特性进行分析
摇摇由于高光谱图像的谱段数较多
袁选取适当的谱
袁首先需要对
段进行云检测遥
图员
咱苑暂
描述了云尧雪尧水体和植被在不同谱段
图员摇不同地物在不同波长谱段下的反射率分布
咱苑暂
云蚤早援员摇砸藻枣造藻糟贼蚤增蚤贼赠
凿蚤枣枣藻则藻灶贼憎葬增藻造藻灶早贼澡
憎蚤贼澡枣燥怎则
咱苑暂
贼赠责藻泽燥枣遭葬糟噪早则燥怎灶凿怎灶凿藻则
下的反射率分布情况袁由于不同地物在不同谱段
下反射率差异比较大袁因此可以据此进行地物种
类区分遥
在园郾缘愿耀园郾远愿滋皂之间的可见光波段袁不同
类型下垫面介质的反射率也明显不同遥其中水体
反射率最低袁绿色植被其次袁土壤和城镇反射率稍
高遥在此波段处袁晴空数据地物具有较低的反射
率袁反射值在园耀园郾猿之间遥但云和雪在此波段的
反射率一般高于园郾远袁明显高于其余下垫面的反
射率遥
的反射因水汽吸收难以到达传感器
员郾猿愿滋皂波长处于强的水汽吸收波段
袁导致反射率
袁地面
低袁而高云上方的水汽对云的反射值削弱较少袁因
此该波段对高层卷云敏感袁具有高的反射率袁低云
则具有低的反射率袁通常低于园郾园圆遥
雪和云在可见光波段具有相似的反射特性袁
因此在可见光范围内难以判读袁但是在中尧长红外
谱段袁云与雪的吸收特性相差较多遥比如在
员郾
而导致反射率低
远源滋皂短波红外波段中
袁云则相对吸收太阳辐射少而反
袁雪因吸收太阳辐射强
射率高遥因此可在该谱段利用归一化雪指数方法
进行判读遥
沙漠及亮度较高的土壤和云在可见光波段也
具有相似的反射特性袁而在员郾圆缘耀员郾远缘滋皂短波
红外波段则区别较为明显遥云尧雪和冰的反射率
在此谱段区间内趋于降低袁而沙漠和亮度高的土
壤则相反袁因此通过此波段区间的反射率特性进
行沙漠和云雪冰的判别
遥
圆园园
摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇
第愿卷
摇
猿摇光谱图像云检测方法
摇
析
摇
袁并根据特定谱段下地物反射率差异
通过对上述各敏感谱段下地物反射特性的分
袁采用反射
率阈值法进行云检测遥
首先在高光谱图像中选择园郾远远尧园郾愿远尧员郾圆缘尧
员郾
据光谱图像及太阳角等参数计算出相应谱段下的
猿愿尧员郾远缘滋皂缘个谱段的光谱图像
咱苑耀愿暂
袁而后根
地物反射率
咱怨鄄员猿暂
率进行阈值判定法确定云区域
袁最后对应不同谱段的地物反射
遥
范冬娟等人
咱员源暂
提出了一种基于最小二乘的
经验线法来计算光谱图像的地物反射率遥传感器
得到的像素值为阅晕袁假定地表为近似朗伯反射
体袁去除交叉辐射效应的影响后得到像素值阅忆
晕
同时假定地面辐射亮度与反射率之间存在线性关
袁
系袁得到院
摇
阅忆
晕
越运伊籽垣遭援渊员冤
法求出系数
摇通过使用已知地物光谱响应值结合最小二乘
运袁遭的值袁从而得到阅晕与反射率籽
的关系遥可通过使用已知地物的光谱响应值与反
射率袁结合式渊员冤计算出线性系数袁从而得到像素
值与地物的反射率间的关系遥
确定反射率后进行各谱段的反射率阈值判
定袁流程如图圆所示遥
由于员郾猿愿滋皂谱段具有强水汽吸收特性袁该
波段对高层卷云敏感袁具有高的反射率袁因此首先
对该波长的图像数据反射率进行阈值判断遥设置
阈值栽
阈值栽
员
越园郾圆猿使得籽
地物
约栽
员
约籽
高云
袁反射率大于
低云待定区域
员
的区域可为高云待定区域袁小于栽
遥
员
的为中
对于高云待定区域袁由于在员郾远缘滋皂短波红
外波段中袁雪因吸收太阳辐射强而导致反射率低袁
云则相对吸收太阳辐射少而反射率高袁可以用
员郾
判断
远缘
遥
滋皂
设置判别阈值
波段的图像数据反射率进一步进行云雪
栽
籽
圆
越园郾源袁使得籽
雪员
约栽
员
约
高云圆
袁该波段图像数据的反射率大于阈值栽
圆
的即
为高云遥
接下来检测波长为园郾远远滋皂的图像数据袁由
于此波长图像数据中籽
水尧土
籽
约籽
低云
袁籽
水尧土
约籽
雪
水尧土
约籽
沙漠
遥设置水尧土壤判别阈值栽
猿
越园郾源袁使
圆
袁
图圆摇基于光谱反射率特性的云检测流程
云蚤早援圆摇云造燥憎
贼蚤增藻糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟
燥枣糟造燥怎凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶遭葬泽藻凿燥灶泽责藻糟贼则葬造则藻枣造藻糟鄄
籽
水尧土
籽
约栽
猿
约籽
低云
袁籽
水尧土
约栽
猿
约籽
雪圆
且籽
水尧土
约栽
猿
约
沙漠
滤除
遥
袁而将高于该阈值的云区域
把反射率低于阈值栽
猿
的水体以及土壤区域
尧雪区域以及沙漠
岩石区域作进一步的筛选遥
接着检测波长为园郾愿远滋皂的图像反射率值袁
并计算其与园郾远远滋皂的反射率比值籽
由于植被在波长为园郾远远滋皂图像数据的反射率
园援远远
辕籽
园援愿远
遥
较低而在波长为园郾愿远滋皂的图像数据的反射率
较高袁而云在两个波段的反射率没有明显区别袁所
以云在这两个波段的反射率比值要大于栽
在这两个波段的反射率的比值小于栽
源
袁植被
园郾
且
源袁
阅杂陨
使得归一化沙漠岩石指数阅杂陨
源
沙
约栽
袁取栽
源
越
缘
约阅杂陨
雪
沙
为植被区域
约栽
缘
袁因而排除了植被区域
约阅杂陨
低云
遥比值小于阈值
袁得到含有沙漠
园郾源的区域
岩石尧雪区和低云区的非植被区域遥
对上述得到的非植被区域后袁选取员郾圆缘和
员郾
区域
远缘
遥
滋皂
阅杂陨
谱段的反射率
定义如下院
袁计算阅杂陨袁排除沙漠岩石
阅杂陨越
籽
员援圆缘
原籽
员援远缘
摇摇设阈值栽
籽
员援圆缘
垣籽
员援远缘
援渊圆冤
缘
越园郾猿袁将阅杂陨小于园郾猿的区域作为
第圆期摇摇摇
冯书谊袁等院基于反射率特性的高光谱遥感图像云检测方法研究
圆园员
沙漠岩石区域被排除遥
对排除沙漠岩石区域后的图像信息袁对其
员郾
实验计算得到雪的反射率
圆缘滋皂谱段的反射率进行阈值分析排除
籽
袁通过
雪猿
和中低云的反射率
籽
低云圆
阈值
袁
栽
由实验得到籽
雪猿
约籽
低云圆
袁设置雪区域的判别
域袁反射率大于
远
越园郾远袁反射率小于阈值
栽
栽
远
的区域为雪区
对中低云待定区域进行植被区域
远
的区域为中低云区域
咱员缘暂
尧沙漠岩石
遥
区域尧雪区域以及对水体以及土壤区域的排除袁最
终得到中低云区域遥
源摇试验结果与分析
摇
进行试验
摇为了验证算法的通用性
袁其中包括了云尧岩石
袁文中选用不同数据
尧沙漠尧雪尧植被及
图猿摇特征提取算法云检测试验结果渊渊葬冤尧渊糟冤尧渊藻冤
为高光谱图像中的可见光波段图袁渊遭冤尧渊凿冤尧
云蚤早援猿摇
渊枣冤
砸藻泽怎造贼
为云检测结果图冤
贼则葬糟贼蚤燥灶渊渊葬冤尧渊
燥枣糟造燥怎凿
泽责藻糟贼则葬造蚤皂葬早藻袁
糟冤尧渊
凿藻贼藻糟贼蚤燥灶
憎澡蚤造藻
藻冤
渊遭冤尧渊凿冤尧渊枣冤
蚤泽
遭葬泽藻凿
贼澡藻燥则蚤早蚤灶葬造
燥灶枣藻葬贼怎则藻藻曾鄄
蚤泽贼澡藻
澡赠责藻则鄄
则藻泽责燥灶凿蚤灶早贼藻泽贼则藻泽怎造贼冤
糟燥则鄄
水体等多种下垫面遥图猿渊葬冤尧源渊葬冤的以海洋为下
垫面袁图猿渊遭冤尧源渊遭冤以沙漠及岩石为下垫面袁图猿
渊糟冤尧源渊糟冤
的复杂下
选取了由植被
垫面图像遥
尧
目
土壤
标
尧
图
河流及雪为背景
像分辨率为
员园圆源
闫宇松
责蚤曾藻造伊
咱源暂
员
等人采用特征提取的算法实现了
园圆源责蚤曾藻造遥
云剔除袁与此类似袁在本实验中我们将样图分割为
若干个方块袁每个方块的大小为远源责蚤曾藻造伊远源责蚤曾鄄
藻造袁
分类的方式对各方块进行了识别
计算各方块图像灰度尧频率及纹理特征
遥试验结果如
袁并以
图猿所示遥
虽然该算法也可较为准确的识别云区袁但由
于将图像进行了子块分割袁所识别出的云图具有
方块效应袁对于云方块中的有效目标也将被剔除袁
影响了云检测的准确率遥减小分割方块的大小可
图源摇基于反射率特性的云检测试验结果渊渊葬冤尧
渊糟冤尧渊
渊遭冤尧渊凿冤尧渊枣冤
藻冤为高光谱图像中的可见光波段图
为云检测结果图冤
袁
云蚤早援源摇砸藻泽怎造贼
糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽渊渊葬冤尧
燥枣糟造燥怎凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶
渊糟冤尧渊
遭葬泽藻凿
藻冤蚤泽
燥灶
贼澡藻
则藻枣造藻糟贼蚤增藻
澡赠责藻则泽责藻糟贼则葬造蚤皂葬早藻袁憎澡蚤造藻渊遭冤尧渊凿冤尧
燥则蚤早蚤灶葬造
贼澡藻糟燥则则藻泽责燥灶凿蚤灶早贼藻泽贼则藻泽怎造贼冤
渊枣冤蚤泽
圆园圆
摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇
第愿卷
摇
以提高检测率袁但会极大地增加运算复杂度袁同时
由于该算法中还使用了频域变换及迭代等复杂运
算袁硬件系统中也使用了多块阅杂孕结合云孕郧粤来
实现袁因此硬件实现的要求相对较高遥
相对于上述基于特征提取的云检测算法袁本
文提出的基于反射率特性的云检测算法不需对图
像进行分割袁云区轮廓的检测也不依赖于形态学
方法袁只需在计算地物反射率后设置多阶滤波器
进行区分和判别袁识别率优于形态学检测算法且
实现方法简单遥
试验结果如图源所示遥可以看出袁本算法可
实现不同背景下云区的识别袁其中对厚云的检测
结果较好袁对能透过并看到地面景物的薄云并未
剔除袁从而保留了薄云下的地物信息遥将检测结
果和人工判读结果进行对比袁结果如表员所示遥
从结果可以看出袁云检测的准确率均在怨园豫以
上袁并且检测的虚警率很低袁很少有非云区被当做
云层袁这样能在最大程度保留地物信息的基础上
去除无用的云区遥本算法可以检测出海洋尧沙漠
上空的云袁并能较好地区分和云类似的雪区袁已达
到预期检测效果遥
表员摇两种算法检测结果及对比
栽葬遭造藻员摇砸藻泽怎造贼泽葬灶凿糟燥皂责葬则蚤泽燥灶燥枣贼憎燥葬造早燥则蚤贼澡皂
图猿渊葬冤辕图源渊葬冤
特征提取法
准确率辕豫
虚警率辕豫
漏警率辕豫
愿远援猿园
圆援缘园
愿援愿园
本算法
怨猿援猿园
园援远园
远援员园
图渊猿冤辕图渊源冤
特征提取法
怨圆援猿园
猿援远园
员援愿园
本算法
怨愿援苑园
园援员园
员援圆园
图猿渊藻冤辕图源渊藻冤
特征提取法
怨缘援猿园
源援苑园
园
本算法
怨怨援愿园
园援圆园
园
缘摇结摇论
摇摇本文分析了不同地物在不同波段的光谱反射
法进行了多光谱数据的云检测处理遥对不同背景
的数据进行测试袁并对结果进行了对比分析遥从
试验结果可以看出袁本算法具有一定通用性袁检测
效果较为理想遥该云检测算法具有以下优势院
渊员冤本算法可有效地区分云层及各种下垫
参考文献院
特性袁利用基于缘个特征谱段的反射率阈值判定
面袁包括沙漠尧岩石尧植被及雪等袁检测准确率可达
怨园豫以上遥
渊圆冤本算法不依赖于云的形态袁运算量相对
渊猿冤进行了归一化处理袁部分消除了太阳角
但是本算法也存在一定不足袁主要是在反射
率的计算上进行了一定的假设和简化袁对大气吸
收及散射尧探测器误差及复杂地形特性未进行充
分考虑袁会在一定程度上影响云检测的准确度遥
较小袁适合于星载高光谱图像的云检测遥
及大气程辐射的误差遥
咱员暂摇王颖袁董戈援一种基于小波边缘检测的悦蕴韵哉阅杂粤栽数据云检测方法研究咱允暂援科学技术与工程袁圆园园怨袁怨渊员猿冤院猿愿源苑鄄
猿愿源怨援
宰粤晕郧再袁阅韵晕郧郧援粤责责造蚤糟葬贼蚤燥灶则藻泽藻葬则糟澡燥枣藻凿早藻凿藻贼藻糟贼蚤燥灶蚤灶糟造燥怎凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶怎泽蚤灶早憎葬增藻造藻贼贼则葬灶泽枣燥则皂遭葬泽藻凿燥灶悦造燥怎凿泽葬贼
咱圆暂摇李微袁方圣辉袁佃袁勇袁等援基于光谱分析的酝韵阅陨杂云检测算法研究咱允暂援武汉大学学报袁圆园园缘袁猿园渊缘冤院源猿缘鄄源猿愿援
枣燥则皂葬贼蚤燥灶杂糟蚤藻灶糟藻燥枣宰怎澡葬灶哉灶蚤增藻则泽蚤贼赠袁圆园园缘袁猿园渊缘冤院源猿缘鄄源猿愿援渊蚤灶悦澡蚤灶藻泽藻冤
凿葬贼葬咱允暂援杂糟蚤藻灶糟藻栽藻糟澡灶燥造燥早赠葬灶凿耘灶早蚤灶藻藻则蚤灶早袁圆园园怨袁怨渊员猿冤院猿愿源苑鄄猿愿源怨援渊蚤灶悦澡蚤灶藻泽藻冤
蕴陨宰袁云粤晕郧杂匀袁阅陨粤晕再再袁藻贼葬造援援悦造燥怎凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶蚤灶酝韵阅陨杂凿葬贼葬遭葬泽藻凿燥灶泽责藻糟贼则怎皂葬灶葬造赠泽蚤泽咱允暂援郧藻燥皂藻贼则蚤糟泽葬灶凿陨灶鄄
咱猿暂摇马芳袁张强袁郭铌袁等援多通道卫星云图云检测方法的研究咱允暂援大气科学袁圆园园苑袁猿员渊员冤院员圆园鄄员圆愿援
酝粤云袁在匀粤晕郧匝袁郧哉韵晕袁藻贼葬造援援栽澡藻泽贼怎凿赠燥枣糟造燥怎凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶憎蚤贼澡皂怎造贼蚤鄄糟澡葬灶灶藻造凿葬贼葬燥枣泽葬贼藻造造蚤贼藻咱允暂援悦澡蚤灶藻泽藻允援粤贼皂燥泽鄄
第圆期摇摇摇
冯书谊袁等院基于反射率特性的高光谱遥感图像云检测方法研究
圆园猿
责澡藻则蚤糟杂糟蚤藻灶糟藻泽袁圆园园苑袁猿员渊员冤院员圆园鄄员圆愿援渊蚤灶悦澡蚤灶藻泽藻冤
咱源暂摇闫宇松袁龙腾援遥感图像的实时云判技术咱允暂援北京理工大学学报袁圆园员园袁猿园渊苑冤院愿员苑鄄愿圆员援
灶燥造燥早赠袁圆园员园袁猿园渊苑冤院愿员苑鄄愿圆员援渊蚤灶悦澡蚤灶藻泽藻冤
砸藻泽藻葬则糟澡袁员怨愿愿袁圆员院圆园猿圆圆援
再粤晕再杂袁蕴韵晕郧栽援砸藻葬造鄄贼蚤皂藻糟造燥怎凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶蚤灶燥责贼蚤糟葬造则藻皂燥贼藻泽藻灶泽蚤灶早蚤皂葬早藻咱允暂栽则葬灶泽葬糟贼蚤燥灶泽燥枣月藻蚤躁蚤灶早陨灶泽贼蚤贼怎贼藻燥枣栽藻糟澡鄄
咱缘暂摇郧韵韵阅酝粤晕粤匀袁匀耘晕阅耘砸杂韵晕鄄杂耘蕴蕴耘砸杂粤援悦造燥怎凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶葬灶凿葬灶葬造赠泽蚤泽院葬则藻增蚤藻憎燥枣则藻糟藻灶贼责则燥早则藻泽泽咱允暂援粤贼皂燥泽责澡藻则蚤糟
咱远暂摇悦匀韵陨匀袁月陨晕阅杂悦匀粤阅蕴耘砸砸援悦造燥怎凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶蚤灶蕴葬灶凿泽葬贼蚤皂葬早藻则赠燥枣蚤糟藻泽澡藻藻贼泽怎泽蚤灶早泽澡葬凿燥憎皂葬贼糟澡蚤灶早贼藻糟澡灶蚤择怎藻葬灶凿葬怎鄄
圆源圆援
贼燥皂葬贼蚤糟灶燥则皂葬造蚤扎藻凿凿蚤枣枣藻则藻灶糟藻泽灶燥憎蚤灶凿藻曾贼澡则藻泽澡燥造凿增葬造怎藻凿藻糟蚤泽蚤燥灶咱允暂援砸藻皂燥贼藻杂藻灶泽蚤灶早燥枣耘灶增蚤则燥灶皂藻灶贼袁圆园园源袁怨员渊圆冤院圆猿苑鄄
咱苑暂摇酝陨悦匀粤耘蕴运援郧砸陨云云陨晕袁匀杂陨粤韵鄄匀哉粤运援月哉砸运耘袁阅粤晕酝粤晕阅蕴袁藻贼葬造援援悦造燥怎凿糟燥增藻则凿藻贼藻糟贼蚤燥灶葬造早燥则蚤贼澡皂枣燥则耘韵鄄员匀赠责藻鄄
咱愿暂摇再粤晕郧孕袁蕴陨韵哉运晕袁郧粤韵月袁藻贼葬造援援酝韵阅陨杂怎泽藻则皂葬灶怎葬造咱允暂援晕粤杂粤袁员怨怨怨院员鄄猿园援
则蚤燥灶蚤皂葬早藻则赠咱允暂援杂孕陨耘袁圆园园猿袁怨渊圆源冤院源愿猿援
咱怨暂摇田卓袁易凡袁黄启俊袁等援基于酝韵阅陨杂数据的卷云反射率的反演实现咱允暂援光学与光电技术袁圆园员圆袁员园渊源冤院苑猿鄄苑苑援
贼蚤糟泽驭韵责贼燥藻造藻糟贼则燥灶蚤糟栽藻糟澡灶燥造燥早赠袁圆园员圆袁员园渊源冤院苑猿鄄苑苑援渊蚤灶悦澡蚤灶藻泽藻冤
栽陨粤晕在匀袁再陨云袁匀哉粤晕郧匝允袁藻贼葬造援援砸藻葬造蚤扎葬贼蚤燥灶燥枣则藻贼则蚤藻增蚤灶早贼澡藻糟蚤则则怎泽糟造燥怎凿泽则藻枣造藻糟贼蚤增蚤贼赠遭葬泽藻凿燥灶酝韵阅陨杂凿葬贼葬咱允暂援韵责鄄
咱员园暂摇陈道群袁黄启俊袁易凡袁等援中纬度卷云光学特性的研究咱允暂援光学与光电技术袁圆园员员袁怨渊源冤院苑源鄄苑愿援
栽藻糟澡灶燥造燥早赠袁圆园员员袁怨渊源冤院苑源鄄苑愿援渊蚤灶悦澡蚤灶藻泽藻冤
悦匀耘晕阅匝袁匀哉粤晕郧匝允袁再陨云袁藻贼葬造援援杂贼怎凿赠燥灶燥责贼蚤糟葬造责则燥责藻则贼蚤藻泽燥枣酝蚤凿鄄蕴葬贼蚤贼怎凿藻糟蚤则则怎泽咱允暂援韵责贼蚤糟泽驭韵责贼燥藻造藻糟贼则燥灶蚤糟
咱员员暂摇廖子君袁杨春平援可见光波段卷云散射特性的研究咱允暂援光学与光电技术袁圆园员员袁怨渊远冤院圆缘鄄圆愿援
栽藻糟澡灶燥造燥早赠袁圆园员员袁怨渊远冤院圆缘鄄圆愿援渊蚤灶悦澡蚤灶藻泽藻冤
蕴陨粤韵在允袁再粤晕郧悦匀孕援杂糟葬贼贼藻则蚤灶早责则燥责藻则贼蚤藻泽燥枣蚤糟藻糟造燥怎凿泽蚤灶贼澡藻增蚤泽蚤遭造藻造蚤早澡贼泽责藻糟贼则葬造则藻早蚤燥灶咱允暂援韵责贼蚤糟泽驭韵责贼燥藻造藻糟贼则燥灶蚤糟
咱员圆暂摇杨嗣承
袁易凡袁等援基于多重散射的卷云辐射传输特性咱允暂援光学与光电技术袁圆园员圆袁员园渊员冤院猿圆鄄猿远援
驭韵责贼燥藻造藻糟贼则燥灶蚤糟栽藻糟澡灶燥造燥早赠袁圆园员圆袁员园渊员冤院猿圆鄄猿远援渊蚤灶悦澡蚤灶藻泽藻冤
再粤晕郧杂悦匀袁再陨云袁在匀粤晕郧载袁藻贼葬造援援砸葬凿蚤葬贼蚤燥灶贼则葬灶泽皂蚤泽泽蚤燥灶责则燥责藻则贼蚤藻泽燥枣糟蚤则则怎泽遭葬泽藻凿燥灶皂怎造贼蚤责造藻泽糟葬贼贼藻则蚤灶早咱允暂援韵责贼蚤糟泽
咱员猿暂摇刘洋袁田小建袁王晴袁等援采用局部分形的高效图像分割方法在红外云图处理中的应用咱允暂援光学精密工程袁圆园员员袁
员怨渊远冤院员猿远愿鄄员猿苑源援
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咱员源暂摇范冬娟袁张韶华援高光谱影像反射率反演方法的研究咱允暂援海洋测绘袁圆园园远院圆远渊猿冤院圆愿鄄猿园援
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云粤晕阅允袁在匀粤晕郧杂匀匀援砸藻泽藻葬则糟澡燥灶贼澡藻皂藻贼澡燥凿泽燥枣贼澡藻则藻枣造藻糟贼蚤增蚤贼赠蚤灶增藻则泽蚤燥灶燥枣贼澡藻澡蚤早澡泽责藻糟贼则怎皂蚤皂葬早藻咱允暂援匀赠凿则燥早鄄
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杂藻灶凿葬蚤袁允葬责葬灶韵糟贼燥遭藻则援怨袁圆园园园援
作者简介院
冯书谊渊员怨愿源要冤袁男袁湖南岳阳人袁硕士袁
工程师袁圆园园远年于南京航空航天大学获
得学士学位袁圆园园怨年于上海交通大学获
得硕士学位袁主要从事星载数字图像处
理及数据传输方面的研究遥耘鄄皂葬蚤造院枣藻灶早赃
泽澡怎赃赠蚤岳葬造蚤赠怎灶援糟燥皂
凿藻增藻造燥责皂藻灶贼袁糟澡葬则葬糟贼藻则蚤扎葬贼蚤燥灶袁葬灶凿糟葬造蚤遭则葬贼蚤燥灶咱悦暂援杂孕陨耘袁匀赠责藻则泽责藻糟贼则葬造砸藻皂燥贼藻杂藻灶泽蚤灶早燥枣贼澡藻蕴葬灶凿葬灶凿粤贼皂燥泽责澡藻则藻袁
叶摇盛渊员怨苑苑要冤袁男袁上海人袁学士袁高级
工程师袁圆园园园年于电子科技大学获得学
士学位袁主要从事图像获取尧处理及压缩
等方面的研究遥耘鄄皂葬蚤造院遭则蚤早澡贼赠泽岳员远猿援
糟燥皂
圆园源
摇摇摇摇中国光学摇摇摇
张摇宁渊员怨愿圆要冤袁男袁山东济宁人袁博士袁
工程师袁圆园园远年于吉林大学获得学士学
位袁圆园员圆年于中国科学院长春光学精密
机械与物理研究所获得博士学位袁主要
从事图像处理及星载电子学方面的研
究遥耘鄄皂葬蚤造院凿扎泽赃扎澡葬灶早灶蚤灶早岳员远猿援糟燥皂
沈摇霁渊员怨愿苑要冤袁男袁江苏常州人袁硕士袁
工程师袁圆园员园年尧圆园员猿年于上海交通大
学分别获得学士尧硕士学位袁主要从事图
像处理和视频编解码领域的研究遥耘鄄
皂葬蚤造院躁泽远远缘圆猿圆苑岳员远猿援糟燥皂
摇摇摇
第愿卷
摇
张摇震渊员怨愿源要冤袁男袁山东临沂人袁硕士袁
助理工程师袁圆园园愿年于西安理工大学获
得硕士学位袁圆园员圆年于西安交通大学获
得硕士学位袁主要从事星载图像编码及
处理技术方面的研究遥耘鄄皂葬蚤造院扎扎愿源员圆员缘
岳员圆远援糟燥皂
詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭
要
耘陨核心期刊渊物理学类曰无线电电子学尧电信技术类冤
摇摇叶发光学报曳是中国物理学会发光分会与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所共同主办的
中国物理学会发光分会的学术会刊遥该刊是以发光学尧凝聚态物质中的激发过程为专业方向的综合性
学术刊物遥
叶发光学报曳于员怨愿园年创刊袁曾于员怨怨圆年袁员怨怨远年袁圆园园园年和圆园园源年连续四次被叶中文核心期刊要
目总览曳评为野物理学类核心期刊冶袁并于圆园园园年同时被评为野无线电电子学尧电信技术类核心期刊冶遥
圆园园园年获中国科学院优秀期刊二等奖遥现已被叶中国学术期刊渊光盘版冤曳尧叶中国期刊网曳和野万方数据资
源系统冶等列为源期刊遥英国叶科学文摘曳渊杂粤冤自员怨怨怨年曰美国叶化学文摘曳渊悦粤冤和俄罗斯叶文摘杂志曳
渊粤允冤自圆园园园年曰美国叶剑桥科学文摘社网站曳自圆园园圆年曰日本叶科技文献速报曳渊悦月杂栽袁允陨悦杂栽冤自圆园园猿年
已定期收录检索该刊论文曰圆园园愿年被荷兰野耘造泽藻增蚤藻则月蚤遭造蚤燥早则葬责澡蚤糟阅葬贼葬遭葬泽藻泽冶确定为源期刊曰圆园员园年被美国
野耘陨冶确定为源期刊遥圆园园员年在国家科技部组织的野中国期刊方阵冶的评定中袁叶发光学报曳被评为野双效期
刊冶遥圆园园圆年获中国科学院圆园园员耀圆园园圆年度科学出版基金野择重冶资助遥圆园园源年被选入叶中国知识资源
总库窑中国科技精品库曳遥本刊内容丰富尧信息量大袁主要反映本学科专业领域的科研和技术成就袁及
时报道国内外的学术动态袁开展学术讨论和交流袁为提高我国该学科的学术水平服务遥
叶发光学报曳自圆园员员年改为月刊袁粤源开本袁员源源页袁国内外公开发行遥国内定价院源园元袁全年源愿园
元袁全国各地邮局均可订阅遥叶发光学报曳欢迎广大作者尧读者广为利用袁踊跃投稿遥
摇摇地摇址院长春市东南湖大路猿愿愿愿号
邮摇编院员猿园园猿猿
摇摇摇摇叶发光学报曳编辑部
耘鄄皂葬蚤造院枣早曾遭贼岳员圆远援糟燥皂
摇摇国内统一刊号院悦晕圆圆鄄员员员远辕韵源
国内邮发代号院员圆鄄猿员圆
国外发行代号院源愿远猿月酝
澡贼贼责院辕辕憎憎憎援枣早曾遭援燥则早
叶发光学报曳
国际标准刊号院陨杂杂晕员园园园鄄苑园猿圆
电摇话院渊园源猿员冤愿远员苑远愿远圆袁愿源远员猿源园苑
2024年3月30日发(作者：野惜文)
第愿卷摇第圆期
圆园员缘年源月摇
摇摇摇摇摇摇摇
摇摇摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇摇
悦澡蚤灶藻泽藻韵责贼蚤糟泽
摇
摇摇摇
灾燥造援愿摇晕燥援圆
摇粤责则援圆园员缘
文章编号摇圆园怨缘鄄员缘猿员渊圆园员缘冤园圆鄄园员怨愿鄄园苑
基于反射率特性的高光谱遥感
图像云检测方法研究
冯书谊
鄢
袁张摇宁袁沈摇霁袁叶摇盛袁张摇震
渊上海航天电子技术研究所袁上海圆园员员园怨冤
摘要院为了提高光谱遥感图像数据的利用率袁提出了一种基于光谱反射率特性的星载高光谱图像云检测方法遥首先分析
了各类地物在不同光谱下的反射率特征袁根据其特点从星载高光谱图像中选取特定缘个波长的图像数据袁然后依照图像
地物反射率及阈值判定法区分出高云区和中低云区袁最后对二者合并袁得到目标云区遥试验结果表明袁该方法的云检测
率可达怨园豫以上袁虚警率在员豫以内袁可以准确区分云与雪地区域尧沙漠区域以及植被区域袁实现云检测遥
关摇键摇词院高光谱曰遥感图像曰云检测曰反射率
中图分类号院孕源园苑援愿摇摇文献标识码院粤摇摇凿燥蚤院员园援猿苑愿愿辕悦韵援圆园员缘园愿园圆援园员怨愿
酝藻贼澡燥凿燥枣糟造燥怎凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶憎蚤贼澡澡赠责藻则泽责藻糟贼则葬造则藻皂燥贼藻
泽藻灶泽蚤灶早蚤皂葬早藻遭葬泽藻凿燥灶贼澡藻则藻枣造藻糟贼蚤增藻糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽
渊杂澡葬灶早澡葬蚤粤藻则燥泽责葬糟藻耘造藻糟贼则燥灶蚤糟栽藻糟澡灶燥造燥早赠陨灶泽贼蚤贼怎贼藻袁杂澡葬灶早澡葬蚤圆园员员园怨袁悦澡蚤灶葬冤
鄢悦燥则则藻泽责燥灶凿蚤灶早葬怎贼澡燥则袁耘鄄皂葬蚤造院枣藻灶早赃泽澡怎赃赠蚤岳葬造蚤赠怎灶援糟燥皂
粤遭泽贼则葬糟贼院栽燥蚤皂责则燥增藻贼澡藻藻枣枣藻糟贼蚤增藻灶藻泽泽燥枣则藻皂燥贼藻鄄泽藻灶泽蚤灶早蚤皂葬早藻凿葬贼葬袁葬糟造燥怎凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶皂藻贼澡燥凿遭葬泽藻凿燥灶贼澡藻
贼憎藻藻灶凿蚤枣枣藻则藻灶贼藻葬则贼澡遭葬糟噪早则燥怎灶凿袁蚤皂葬早藻凿葬贼葬燥枣枣蚤增藻泽责藻糟蚤枣蚤糟憎葬增藻造藻灶早贼澡泽葬则藻糟澡燥泽藻灶袁贼澡藻灶澡蚤早澡鄄糟造燥怎凿葬则藻葬葬灶凿
造燥憎鄄糟造燥怎凿葬则藻凿藻贼藻则皂蚤灶藻凿遭赠躁怎凿早蚤灶早贼澡藻贼澡则藻泽澡燥造凿燥枣凿蚤枣枣藻则藻灶贼泽责藻糟贼则怎皂援栽澡藻燥遭躁藻糟贼糟造燥怎凿葬则藻葬糟葬灶遭藻燥遭贼葬蚤灶藻凿
遭赠糟燥皂遭蚤灶蚤灶早贼澡藻澡蚤早澡鄄糟造燥怎凿葬灶凿造燥憎鄄糟造燥怎凿葬则藻葬泽援栽澡藻藻曾责藻则蚤皂藻灶贼则藻泽怎造贼蚤灶凿蚤糟葬贼藻泽贼澡葬贼贼澡藻葬糟糟怎则葬糟赠燥枣糟造燥怎凿
凿藻贼藻糟贼蚤燥灶蚤泽皂燥则藻贼澡葬灶怨园豫袁憎澡蚤造藻枣葬造泽藻葬造葬则皂则葬贼蚤燥蚤泽造藻泽泽贼澡葬灶员豫袁憎澡蚤糟澡责则燥增藻泽贼澡葬贼贼澡藻糟造燥怎凿葬则藻葬糟葬灶遭藻
葬糟糟怎则葬贼藻造赠蚤凿藻灶贼蚤枣蚤藻凿枣则燥皂皂怎造贼蚤责造藻贼赠责藻泽燥枣藻葬则贼澡遭葬糟噪早则燥怎灶凿援
运藻赠憎燥则凿泽院澡赠责藻则泽责藻糟贼则葬造曰则藻皂燥贼藻泽藻灶泽蚤灶早蚤皂葬早藻曰糟造燥怎凿鄄凿藻贼藻糟贼蚤燥灶曰则藻枣造藻糟贼蚤增蚤贼赠
则藻枣造藻糟贼蚤增蚤贼赠燥枣澡赠责藻则泽责藻糟贼则葬造则藻皂燥贼藻蚤皂葬早藻蚤泽责则燥责燥泽藻凿援粤糟糟燥则凿蚤灶早贼燥贼澡藻糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟燥枣贼澡藻则藻枣造藻糟贼蚤增蚤贼赠遭藻鄄
云耘晕郧杂澡怎鄄赠蚤
鄢
袁在匀粤晕郧晕蚤灶早袁杂匀耘晕允蚤袁再耘杂澡藻灶早袁在匀粤晕郧在澡藻灶
摇摇基金项目院国家自然科学基金资助项目渊晕燥援远员园苑圆员猿缘冤
摇摇收稿日期院圆园员源鄄员员鄄员怨曰修订日期院圆园员缘鄄园员鄄员苑
第圆期摇摇摇
冯书谊袁等院基于反射率特性的高光谱遥感图像云检测方法研究
员怨怨
员摇引摇言
摇
盖
摇
袁造成多
大气系统中有相当一部分地区表面被云层覆
尧高光谱卫星对地观测数据中存在大量
含云图像数据袁较大程度降低了遥感数据的利用
率
咱员鄄圆暂
率袁星载图像自主云检测就显得非常重要
遥为了能够提高卫星对地观测数据的有效
遥
目前国内从事星载实时云检测算法研究还未
见公开报道袁在地面应用中进行云检测的研究有
中科院遥感中心尧气象局及农情预测部门等单
位
咱猿暂
蕴粤晕阅杂粤栽
遥研究
等多光谱及高光谱图像
中所采用的图像分
遥
别
其中北京理
为酝韵阅陨杂尧
工大学承担地面站的云判读任务袁通过模式识别
与并行计算对可见光图像进行云判读
咱源暂
法利用图像空间域或频率域特点作为判据
遥
袁
其算
分别
采用图像的均值尧方差尧边缘和熵构成四维空间袁
采用最小距离法对云和地物进行分类遥
国外云识别的方法主要以陨杂悦悦孕方法尧
法利
悦蕴粤灾砸
用
方法等阈值方法为主
咱缘鄄远暂
的波段为可见光渊园郾远
遥其中
滋皂冤
陨杂悦悦孕
和红外
算
渊员员
空辐射值比较
滋皂冤波段遥
袁若两者的差大于晴空辐射值本身
把每一个像元的观测辐射值与晴
的变化时袁判定该像元点是云点遥悦蕴粤灾砸算法以
圆
息
伊
袁
圆
采用决策树的方式使用固定或半经验的初始
像元窗口为基础袁利用缘个通道的光谱信
化阈值来识别区域图像是否为无云尧部分有云和
全云遥
现有的云检测算法大多需要提取图像的特征
或进行复杂的决策判断袁其计算量比较大袁并不适
用于星载高光谱图像的实时云检测遥因此袁本文
提出了一种基于光谱反射率特性的星载高光谱图
像云检测方法遥
圆摇地物的反射特性
各谱段图像反射率特性进行分析
摇摇由于高光谱图像的谱段数较多
袁选取适当的谱
袁首先需要对
段进行云检测遥
图员
咱苑暂
描述了云尧雪尧水体和植被在不同谱段
图员摇不同地物在不同波长谱段下的反射率分布
咱苑暂
云蚤早援员摇砸藻枣造藻糟贼蚤增蚤贼赠
凿蚤枣枣藻则藻灶贼憎葬增藻造藻灶早贼澡
憎蚤贼澡枣燥怎则
咱苑暂
贼赠责藻泽燥枣遭葬糟噪早则燥怎灶凿怎灶凿藻则
下的反射率分布情况袁由于不同地物在不同谱段
下反射率差异比较大袁因此可以据此进行地物种
类区分遥
在园郾缘愿耀园郾远愿滋皂之间的可见光波段袁不同
类型下垫面介质的反射率也明显不同遥其中水体
反射率最低袁绿色植被其次袁土壤和城镇反射率稍
高遥在此波段处袁晴空数据地物具有较低的反射
率袁反射值在园耀园郾猿之间遥但云和雪在此波段的
反射率一般高于园郾远袁明显高于其余下垫面的反
射率遥
的反射因水汽吸收难以到达传感器
员郾猿愿滋皂波长处于强的水汽吸收波段
袁导致反射率
袁地面
低袁而高云上方的水汽对云的反射值削弱较少袁因
此该波段对高层卷云敏感袁具有高的反射率袁低云
则具有低的反射率袁通常低于园郾园圆遥
雪和云在可见光波段具有相似的反射特性袁
因此在可见光范围内难以判读袁但是在中尧长红外
谱段袁云与雪的吸收特性相差较多遥比如在
员郾
而导致反射率低
远源滋皂短波红外波段中
袁云则相对吸收太阳辐射少而反
袁雪因吸收太阳辐射强
射率高遥因此可在该谱段利用归一化雪指数方法
进行判读遥
沙漠及亮度较高的土壤和云在可见光波段也
具有相似的反射特性袁而在员郾圆缘耀员郾远缘滋皂短波
红外波段则区别较为明显遥云尧雪和冰的反射率
在此谱段区间内趋于降低袁而沙漠和亮度高的土
壤则相反袁因此通过此波段区间的反射率特性进
行沙漠和云雪冰的判别
遥
圆园园
摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇
第愿卷
摇
猿摇光谱图像云检测方法
摇
析
摇
袁并根据特定谱段下地物反射率差异
通过对上述各敏感谱段下地物反射特性的分
袁采用反射
率阈值法进行云检测遥
首先在高光谱图像中选择园郾远远尧园郾愿远尧员郾圆缘尧
员郾
据光谱图像及太阳角等参数计算出相应谱段下的
猿愿尧员郾远缘滋皂缘个谱段的光谱图像
咱苑耀愿暂
袁而后根
地物反射率
咱怨鄄员猿暂
率进行阈值判定法确定云区域
袁最后对应不同谱段的地物反射
遥
范冬娟等人
咱员源暂
提出了一种基于最小二乘的
经验线法来计算光谱图像的地物反射率遥传感器
得到的像素值为阅晕袁假定地表为近似朗伯反射
体袁去除交叉辐射效应的影响后得到像素值阅忆
晕
同时假定地面辐射亮度与反射率之间存在线性关
袁
系袁得到院
摇
阅忆
晕
越运伊籽垣遭援渊员冤
法求出系数
摇通过使用已知地物光谱响应值结合最小二乘
运袁遭的值袁从而得到阅晕与反射率籽
的关系遥可通过使用已知地物的光谱响应值与反
射率袁结合式渊员冤计算出线性系数袁从而得到像素
值与地物的反射率间的关系遥
确定反射率后进行各谱段的反射率阈值判
定袁流程如图圆所示遥
由于员郾猿愿滋皂谱段具有强水汽吸收特性袁该
波段对高层卷云敏感袁具有高的反射率袁因此首先
对该波长的图像数据反射率进行阈值判断遥设置
阈值栽
阈值栽
员
越园郾圆猿使得籽
地物
约栽
员
约籽
高云
袁反射率大于
低云待定区域
员
的区域可为高云待定区域袁小于栽
遥
员
的为中
对于高云待定区域袁由于在员郾远缘滋皂短波红
外波段中袁雪因吸收太阳辐射强而导致反射率低袁
云则相对吸收太阳辐射少而反射率高袁可以用
员郾
判断
远缘
遥
滋皂
设置判别阈值
波段的图像数据反射率进一步进行云雪
栽
籽
圆
越园郾源袁使得籽
雪员
约栽
员
约
高云圆
袁该波段图像数据的反射率大于阈值栽
圆
的即
为高云遥
接下来检测波长为园郾远远滋皂的图像数据袁由
于此波长图像数据中籽
水尧土
籽
约籽
低云
袁籽
水尧土
约籽
雪
水尧土
约籽
沙漠
遥设置水尧土壤判别阈值栽
猿
越园郾源袁使
圆
袁
图圆摇基于光谱反射率特性的云检测流程
云蚤早援圆摇云造燥憎
贼蚤增藻糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟
燥枣糟造燥怎凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶遭葬泽藻凿燥灶泽责藻糟贼则葬造则藻枣造藻糟鄄
籽
水尧土
籽
约栽
猿
约籽
低云
袁籽
水尧土
约栽
猿
约籽
雪圆
且籽
水尧土
约栽
猿
约
沙漠
滤除
遥
袁而将高于该阈值的云区域
把反射率低于阈值栽
猿
的水体以及土壤区域
尧雪区域以及沙漠
岩石区域作进一步的筛选遥
接着检测波长为园郾愿远滋皂的图像反射率值袁
并计算其与园郾远远滋皂的反射率比值籽
由于植被在波长为园郾远远滋皂图像数据的反射率
园援远远
辕籽
园援愿远
遥
较低而在波长为园郾愿远滋皂的图像数据的反射率
较高袁而云在两个波段的反射率没有明显区别袁所
以云在这两个波段的反射率比值要大于栽
在这两个波段的反射率的比值小于栽
源
袁植被
园郾
且
源袁
阅杂陨
使得归一化沙漠岩石指数阅杂陨
源
沙
约栽
袁取栽
源
越
缘
约阅杂陨
雪
沙
为植被区域
约栽
缘
袁因而排除了植被区域
约阅杂陨
低云
遥比值小于阈值
袁得到含有沙漠
园郾源的区域
岩石尧雪区和低云区的非植被区域遥
对上述得到的非植被区域后袁选取员郾圆缘和
员郾
区域
远缘
遥
滋皂
阅杂陨
谱段的反射率
定义如下院
袁计算阅杂陨袁排除沙漠岩石
阅杂陨越
籽
员援圆缘
原籽
员援远缘
摇摇设阈值栽
籽
员援圆缘
垣籽
员援远缘
援渊圆冤
缘
越园郾猿袁将阅杂陨小于园郾猿的区域作为
第圆期摇摇摇
冯书谊袁等院基于反射率特性的高光谱遥感图像云检测方法研究
圆园员
沙漠岩石区域被排除遥
对排除沙漠岩石区域后的图像信息袁对其
员郾
实验计算得到雪的反射率
圆缘滋皂谱段的反射率进行阈值分析排除
籽
袁通过
雪猿
和中低云的反射率
籽
低云圆
阈值
袁
栽
由实验得到籽
雪猿
约籽
低云圆
袁设置雪区域的判别
域袁反射率大于
远
越园郾远袁反射率小于阈值
栽
栽
远
的区域为雪区
对中低云待定区域进行植被区域
远
的区域为中低云区域
咱员缘暂
尧沙漠岩石
遥
区域尧雪区域以及对水体以及土壤区域的排除袁最
终得到中低云区域遥
源摇试验结果与分析
摇
进行试验
摇为了验证算法的通用性
袁其中包括了云尧岩石
袁文中选用不同数据
尧沙漠尧雪尧植被及
图猿摇特征提取算法云检测试验结果渊渊葬冤尧渊糟冤尧渊藻冤
为高光谱图像中的可见光波段图袁渊遭冤尧渊凿冤尧
云蚤早援猿摇
渊枣冤
砸藻泽怎造贼
为云检测结果图冤
贼则葬糟贼蚤燥灶渊渊葬冤尧渊
燥枣糟造燥怎凿
泽责藻糟贼则葬造蚤皂葬早藻袁
糟冤尧渊
凿藻贼藻糟贼蚤燥灶
憎澡蚤造藻
藻冤
渊遭冤尧渊凿冤尧渊枣冤
蚤泽
遭葬泽藻凿
贼澡藻燥则蚤早蚤灶葬造
燥灶枣藻葬贼怎则藻藻曾鄄
蚤泽贼澡藻
澡赠责藻则鄄
则藻泽责燥灶凿蚤灶早贼藻泽贼则藻泽怎造贼冤
糟燥则鄄
水体等多种下垫面遥图猿渊葬冤尧源渊葬冤的以海洋为下
垫面袁图猿渊遭冤尧源渊遭冤以沙漠及岩石为下垫面袁图猿
渊糟冤尧源渊糟冤
的复杂下
选取了由植被
垫面图像遥
尧
目
土壤
标
尧
图
河流及雪为背景
像分辨率为
员园圆源
闫宇松
责蚤曾藻造伊
咱源暂
员
等人采用特征提取的算法实现了
园圆源责蚤曾藻造遥
云剔除袁与此类似袁在本实验中我们将样图分割为
若干个方块袁每个方块的大小为远源责蚤曾藻造伊远源责蚤曾鄄
藻造袁
分类的方式对各方块进行了识别
计算各方块图像灰度尧频率及纹理特征
遥试验结果如
袁并以
图猿所示遥
虽然该算法也可较为准确的识别云区袁但由
于将图像进行了子块分割袁所识别出的云图具有
方块效应袁对于云方块中的有效目标也将被剔除袁
影响了云检测的准确率遥减小分割方块的大小可
图源摇基于反射率特性的云检测试验结果渊渊葬冤尧
渊糟冤尧渊
渊遭冤尧渊凿冤尧渊枣冤
藻冤为高光谱图像中的可见光波段图
为云检测结果图冤
袁
云蚤早援源摇砸藻泽怎造贼
糟澡葬则葬糟贼藻则蚤泽贼蚤糟泽渊渊葬冤尧
燥枣糟造燥怎凿凿藻贼藻糟贼蚤燥灶
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藻冤蚤泽
燥灶
贼澡藻
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燥则蚤早蚤灶葬造
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渊枣冤蚤泽
圆园圆
摇摇摇摇中国光学摇摇摇摇摇摇
第愿卷
摇
以提高检测率袁但会极大地增加运算复杂度袁同时
由于该算法中还使用了频域变换及迭代等复杂运
算袁硬件系统中也使用了多块阅杂孕结合云孕郧粤来
实现袁因此硬件实现的要求相对较高遥
相对于上述基于特征提取的云检测算法袁本
文提出的基于反射率特性的云检测算法不需对图
像进行分割袁云区轮廓的检测也不依赖于形态学
方法袁只需在计算地物反射率后设置多阶滤波器
进行区分和判别袁识别率优于形态学检测算法且
实现方法简单遥
试验结果如图源所示遥可以看出袁本算法可
实现不同背景下云区的识别袁其中对厚云的检测
结果较好袁对能透过并看到地面景物的薄云并未
剔除袁从而保留了薄云下的地物信息遥将检测结
果和人工判读结果进行对比袁结果如表员所示遥
从结果可以看出袁云检测的准确率均在怨园豫以
上袁并且检测的虚警率很低袁很少有非云区被当做
云层袁这样能在最大程度保留地物信息的基础上
去除无用的云区遥本算法可以检测出海洋尧沙漠
上空的云袁并能较好地区分和云类似的雪区袁已达
到预期检测效果遥
表员摇两种算法检测结果及对比
栽葬遭造藻员摇砸藻泽怎造贼泽葬灶凿糟燥皂责葬则蚤泽燥灶燥枣贼憎燥葬造早燥则蚤贼澡皂
图猿渊葬冤辕图源渊葬冤
特征提取法
准确率辕豫
虚警率辕豫
漏警率辕豫
愿远援猿园
圆援缘园
愿援愿园
本算法
怨猿援猿园
园援远园
远援员园
图渊猿冤辕图渊源冤
特征提取法
怨圆援猿园
猿援远园
员援愿园
本算法
怨愿援苑园
园援员园
员援圆园
图猿渊藻冤辕图源渊藻冤
特征提取法
怨缘援猿园
源援苑园
园
本算法
怨怨援愿园
园援圆园
园
缘摇结摇论
摇摇本文分析了不同地物在不同波段的光谱反射
法进行了多光谱数据的云检测处理遥对不同背景
的数据进行测试袁并对结果进行了对比分析遥从
试验结果可以看出袁本算法具有一定通用性袁检测
效果较为理想遥该云检测算法具有以下优势院
渊员冤本算法可有效地区分云层及各种下垫
参考文献院
特性袁利用基于缘个特征谱段的反射率阈值判定
面袁包括沙漠尧岩石尧植被及雪等袁检测准确率可达
怨园豫以上遥
渊圆冤本算法不依赖于云的形态袁运算量相对
渊猿冤进行了归一化处理袁部分消除了太阳角
但是本算法也存在一定不足袁主要是在反射
率的计算上进行了一定的假设和简化袁对大气吸
收及散射尧探测器误差及复杂地形特性未进行充
分考虑袁会在一定程度上影响云检测的准确度遥
较小袁适合于星载高光谱图像的云检测遥
及大气程辐射的误差遥
咱员暂摇王颖袁董戈援一种基于小波边缘检测的悦蕴韵哉阅杂粤栽数据云检测方法研究咱允暂援科学技术与工程袁圆园园怨袁怨渊员猿冤院猿愿源苑鄄
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第圆期摇摇摇
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咱员圆暂摇杨嗣承
袁易凡袁等援基于多重散射的卷云辐射传输特性咱允暂援光学与光电技术袁圆园员圆袁员园渊员冤院猿圆鄄猿远援
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咱员源暂摇范冬娟袁张韶华援高光谱影像反射率反演方法的研究咱允暂援海洋测绘袁圆园园远院圆远渊猿冤院圆愿鄄猿园援
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杂藻灶凿葬蚤袁允葬责葬灶韵糟贼燥遭藻则援怨袁圆园园园援
作者简介院
冯书谊渊员怨愿源要冤袁男袁湖南岳阳人袁硕士袁
工程师袁圆园园远年于南京航空航天大学获
得学士学位袁圆园园怨年于上海交通大学获
得硕士学位袁主要从事星载数字图像处
理及数据传输方面的研究遥耘鄄皂葬蚤造院枣藻灶早赃
泽澡怎赃赠蚤岳葬造蚤赠怎灶援糟燥皂
凿藻增藻造燥责皂藻灶贼袁糟澡葬则葬糟贼藻则蚤扎葬贼蚤燥灶袁葬灶凿糟葬造蚤遭则葬贼蚤燥灶咱悦暂援杂孕陨耘袁匀赠责藻则泽责藻糟贼则葬造砸藻皂燥贼藻杂藻灶泽蚤灶早燥枣贼澡藻蕴葬灶凿葬灶凿粤贼皂燥泽责澡藻则藻袁
叶摇盛渊员怨苑苑要冤袁男袁上海人袁学士袁高级
工程师袁圆园园园年于电子科技大学获得学
士学位袁主要从事图像获取尧处理及压缩
等方面的研究遥耘鄄皂葬蚤造院遭则蚤早澡贼赠泽岳员远猿援
糟燥皂
圆园源
摇摇摇摇中国光学摇摇摇
张摇宁渊员怨愿圆要冤袁男袁山东济宁人袁博士袁
工程师袁圆园园远年于吉林大学获得学士学
位袁圆园员圆年于中国科学院长春光学精密
机械与物理研究所获得博士学位袁主要
从事图像处理及星载电子学方面的研
究遥耘鄄皂葬蚤造院凿扎泽赃扎澡葬灶早灶蚤灶早岳员远猿援糟燥皂
沈摇霁渊员怨愿苑要冤袁男袁江苏常州人袁硕士袁
工程师袁圆园员园年尧圆园员猿年于上海交通大
学分别获得学士尧硕士学位袁主要从事图
像处理和视频编解码领域的研究遥耘鄄
皂葬蚤造院躁泽远远缘圆猿圆苑岳员远猿援糟燥皂
摇摇摇
第愿卷
摇
张摇震渊员怨愿源要冤袁男袁山东临沂人袁硕士袁
助理工程师袁圆园园愿年于西安理工大学获
得硕士学位袁圆园员圆年于西安交通大学获
得硕士学位袁主要从事星载图像编码及
处理技术方面的研究遥耘鄄皂葬蚤造院扎扎愿源员圆员缘
岳员圆远援糟燥皂
詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭詭
要
耘陨核心期刊渊物理学类曰无线电电子学尧电信技术类冤
摇摇叶发光学报曳是中国物理学会发光分会与中国科学院长春光学精密机械与物理研究所共同主办的
中国物理学会发光分会的学术会刊遥该刊是以发光学尧凝聚态物质中的激发过程为专业方向的综合性
学术刊物遥
叶发光学报曳于员怨愿园年创刊袁曾于员怨怨圆年袁员怨怨远年袁圆园园园年和圆园园源年连续四次被叶中文核心期刊要
目总览曳评为野物理学类核心期刊冶袁并于圆园园园年同时被评为野无线电电子学尧电信技术类核心期刊冶遥
圆园园园年获中国科学院优秀期刊二等奖遥现已被叶中国学术期刊渊光盘版冤曳尧叶中国期刊网曳和野万方数据资
源系统冶等列为源期刊遥英国叶科学文摘曳渊杂粤冤自员怨怨怨年曰美国叶化学文摘曳渊悦粤冤和俄罗斯叶文摘杂志曳
渊粤允冤自圆园园园年曰美国叶剑桥科学文摘社网站曳自圆园园圆年曰日本叶科技文献速报曳渊悦月杂栽袁允陨悦杂栽冤自圆园园猿年
已定期收录检索该刊论文曰圆园园愿年被荷兰野耘造泽藻增蚤藻则月蚤遭造蚤燥早则葬责澡蚤糟阅葬贼葬遭葬泽藻泽冶确定为源期刊曰圆园员园年被美国
野耘陨冶确定为源期刊遥圆园园员年在国家科技部组织的野中国期刊方阵冶的评定中袁叶发光学报曳被评为野双效期
刊冶遥圆园园圆年获中国科学院圆园园员耀圆园园圆年度科学出版基金野择重冶资助遥圆园园源年被选入叶中国知识资源
总库窑中国科技精品库曳遥本刊内容丰富尧信息量大袁主要反映本学科专业领域的科研和技术成就袁及
时报道国内外的学术动态袁开展学术讨论和交流袁为提高我国该学科的学术水平服务遥
叶发光学报曳自圆园员员年改为月刊袁粤源开本袁员源源页袁国内外公开发行遥国内定价院源园元袁全年源愿园
元袁全国各地邮局均可订阅遥叶发光学报曳欢迎广大作者尧读者广为利用袁踊跃投稿遥
摇摇地摇址院长春市东南湖大路猿愿愿愿号
邮摇编院员猿园园猿猿
摇摇摇摇叶发光学报曳编辑部
耘鄄皂葬蚤造院枣早曾遭贼岳员圆远援糟燥皂
摇摇国内统一刊号院悦晕圆圆鄄员员员远辕韵源
国内邮发代号院员圆鄄猿员圆
国外发行代号院源愿远猿月酝
澡贼贼责院辕辕憎憎憎援枣早曾遭援燥则早
叶发光学报曳
国际标准刊号院陨杂杂晕员园园园鄄苑园猿圆
电摇话院渊园源猿员冤愿远员苑远愿远圆袁愿源远员猿源园苑