基于纹理分析和支持向量机的极地冰雪覆盖区的云层检测

使用ASTER卫星影像，综合运用纹理分析和支持向量机的方法来检测云层，特别是对薄卷云的检测。试验表明了本文方法的有效性。     

基于显著性图像与纹理特征的遥感影像云检测

遥感影像云检测是遥感影像处理中非常关键的环节,准确识别影像含云区域能够提升影像的利用价值。根据遥感影像的成像特点,将阈值法和纹理特征结合实现云和下垫面的分割。首先将影像从RGB(red-green-blue)空间转化为HSI(hue-saturation-intensity)空间,进而构建影像的显著性图像,利用Otsu法对显著性图像进行粗分割,再基于灰度共生矩阵分析云和下垫面的纹理特征,进一步提取出准确的云区。实验表明,该算法复杂度较低,提取效果良好。     

资源三号测绘卫星自动云检测

光学卫星遥感影像自动云检测是卫星产品生产系统的一个重要环节。利用资源三号卫星编目生成的浏览图,采用树状判别结构进行云检测,对浏览图进行分块,提取子块图像的特征进行云地分类。由于云类和地物类过于繁杂,且浏览图的分辨率较低,传统通过图像特征对云地进行分类的算法有很大的局限性,针对这一问题,本文提出了在分类之前对原始的子块图像进行增强处理,扩大云和地物的纹理差异,然后以二阶矩、一阶差分等作为云地分类的图像特征,并在多尺度空间内进行特征延拓,经过综合分析估计云在影像中的比例。该云检测算法应用于资源三号卫星应用系统工程,实际测试结果表明,该算法能够较好地提升云量检测的准确率。     

A Cloud Removal Algorithm to Generate Cloud and Cloud Shadow Free Images Using Information Cloning

One of the main problems of optical remote sensing is clouds and cloud shadows caused by specific atmospheric conditions during data acquisition. These features limit the usage of acquired images and increase the difficulty in data analysis, such as normalized difference vegetation index values, misclassification, and atmospheric correction. Accurate detection and reliable cloning of cloud and cloud shadow features in satellite images are very useful processes for optical remote sensing applications. In this study, an automated cloud removal algorithm to generate cloud and cloud shadow free images from multitemporal Landsat-8 images is introduced. Cloud and cloud shadow areas are classified by using process-based rule set developed by using spectral and spatial features after applying simple linear iterative clustering superpixel segmentation algorithm to the image to find cloud pixel groups easily and correctly. Segmentation-based cloud detection method gives better results than pixel-based for detection of cloud and cloud shadow patches. After detection of clouds and cloud shadows, cloud-free images are created by cloning cloudless regions from multitemporal dataset. Spectral and structural consistency are preserved by considering spectral features and seasonal effects while cloning process. Statistical similarity tests are applied to find best cloud-free image to use for cloning process. Cloning results are tested with the structural similarity index metric to evaluate the performance of cloning algorithm.     

国产高分辨率遥感卫星影像自动云检测

云检测一直是卫星影像处理的难题,特别是混有地物光谱特性的薄云长期成为影像产品生产的阻碍。本文所介绍的国产高分辨率遥感卫星影像自动云检测方法能够有效克服这一难题。首先采用改进的颜色转换模型,将影像由RGB转换至HIS颜色空间,利用影像强度信息与饱和度信息生成基底图,并使用影像近红外与色调信息对其进行优化,生成修正图。然后利用直方图均衡化与双边滤波结合带限定条件的Otsu阈值分割提取纹理信息,并对修正图进行误差剔除生成云种子图。最后以HIS颜色空间的强度信息为向导,结合云种子图进行云精确提取。与不同自动、人工交互式云检测方法相比,总体精度提高了10%左右,并且能够较好地提升云检测效率。     

国产高分辨率卫星影像云检测方法分析

云检测方法大都针对特定的传感器或依赖多个波段，对参数要求高，而国产高分辨率卫星影像通常包含波段数较少，多数云检测方法不适用。本文采用深度学习的方法，以融合后的高分一号影像为例，应用基于双重视觉注意机制模型进行云检测，并与人工采集、全卷积网络模型的检测结果进行对比。理论分析和研究结果表明：基于双重视觉注意机制的模型云检测结果与人工采集进行对比，正确率为0.986 4；通过增加云样本数量和非云样本数量可有效解决模型对道路、河流、居民地的误检测问题；基于双重视觉注意机制的模型与全卷积网络模型相比，云边界更为准确，模型适用性更强。利用较少的波段信息进行云检测为国产其他高分辨率卫星影像云检测提供了参考。     

增强型多时相云检测

针对云检测在高亮度地表以及雪覆盖区域存在过度检测的问题,设计了一种不依赖热红外波段的增强型多时相云检测EMTCD(Enhanced Multiple Temporal Cloud Detection)算法。首先,利用云的光谱特征建立单时相云检测规则,并基于云、雪的光谱差异构建了增强型云指数ECI(Enhanced Cloud Index),改进了云、雪的区分能力;其次,以同一区域无云影像为参考,基于ECI指数构建了多时相云检测算法,较好地克服了单时相云检测中高亮度地表、雪和云容易混淆的问题,提高了云检测的精度;最后,选择两个典型区域的Landsat-8 OLI影像,对比分析了不同算法的云检测结果。实验结果表明:ECI指数能够有效区分云、雪,EMTCD方法的平均检测精度达到93.2%,高于Fmask(Function of mask)(81.85%)、MTCD(Multi-Temporal Cloud Detection)(66.14%)和Landsat-8地表反射率产品LaSRC(Landsat-8 Surface Reflectance Code)的云检测结果(86.3%)。因此,本文提出的EMTCD云检测算法能够有效地减少高亮度地表和雪的干扰,实现不依赖热红外波段的高精度云检测。     

面向对象和GURLS结合的高空间分辨率遥感数据云检测

遥感信息获取过程中云是重要的干扰因素，随着国产高空间分辨率卫星数据的应用，实现数据的准确云检测对有效获取地面信息具有重要意义。本文以高分一号、高分二号多光谱影像为数据源，利用图像分割获取了同质对象，基于对象光谱、纹理和几何8种属性特征建立了规则集，以规则集为输入，利用阈值法和GURLS分类器结合进行了云检测。针对不同时相和场景的高分数据，将该方法与基于像素的最大似然法和SVM法进行了对比，结果表明该方法云提取精度均在95%以上，Kappa系数在0.9以上。     

GF-4序列图像的云自动检测

以高分四号(GF-4)卫星L1级标准分幅数据产品提供高精度的云检测产品为目的,研究针对地球同步轨道卫星数据的云检测算法,改进自动阈值以适应同日不同时刻成像数据的辐射亮度与地表反射特性的变化差异。利用GF-4卫星凝视成像方式获取的同区域序列图像以及云在不同图像上的运动特性,结合自动阈值与SavitzkyGolay(SG)滤波修正检测结果中的误检。算法的两个关键预处理,一是通过自动的几何配准解决未经几何校正的分幅数据之间像素位置对应的问题,二是通过基于典型相关变换自动提取序列图像之间的伪不变特征点集,进而利用相对辐射归一减小了不同时刻成像数据之间的辐射差异。通过内蒙古自治区东部及长江中下游区域70余组数据对算法进行验证,整体上获得了稳定的结果与精度,并且基于序列图像的云检测算法在云边界、高亮地表及薄云区域的检测精度整体优于单幅自动阈值的检测结果。结果表明算法精度上满足GF-4云检测数据产品需求,且算法自动化程度高,便于工程化的数据生产。     

基于MODIS数据的雾光谱特性研究

通过对中国东部不同区域不同季节的15幅白天MODIS影像进行雾与地物、雪、云的光谱特性差异分析,发现较利于雾与背景（地物、云、雪）分离的波段并分析其原因,为进一步利用MODIS数据进行大范围不同季节雾检测提供了一些初步建议和思路。     

高分辨率遥感影像中云和似云目标的自动区分

云的存在会对遥感影像的处理及目标识别等产生影响,因此,自动提取云对高分辨率卫星影像的应用具有重要意义。高分影像上更加复杂的云的细节形态及似云目标的干扰,使得高分影像的自动云提取难以达到实用水平。本文以雪地为例,选取形状、纹理和边缘3个差异化特征作为云与似云目标区分的关键,提出了一种区分高分辨率遥感影像中云和似云目标的云检测算法。首先利用Wallis滤波对输入影像进行预处理,增强影像中不同尺度的影像纹理模式;然后对影像进行快速稳定的均值漂移分割,利用灰度和纹理特征构成支持向量机的第一层分类器,将分割后的区域对象分成"云"和普通地物,再利用边缘、形状、纹理等特征结合灰度特征构成支持向量机的第二层分类器,将"云"区分为云区和似云目标;最后使用Grab-cut对云检测结果进行边缘迭代精化。本文算法取得了优良的试验结果,证明了算法在似云目标干扰下对高分辨率遥感影像进行精确云检测的能力。     

Comparative Study on the Performance of Multiparameter SAR Data for Operational Urban Areas Extraction Using Textural Features

The advent of a new generation of synthetic aperture radar (SAR) satellites, such as Advanced SAR/Environmental Satellite (C-band), Phased Array Type L-band Synthetic Aperture Radar/Advanced Land Observing Satellite (L-band), and TerraSAR-X (X-band), offers advanced potentials for the detection of urban tissue. In this letter, we analyze and compare the performance of multiple types of SAR images in terms of band frequency, polarization, incidence angle, and spatial resolution for the purpose of operational urban areas delineation. As a reference for comparison, we use a proven method for extracting textural features based on a Gaussian Markov Random Field (GMRF) model. The results of urban areas delineation are quantitatively analyzed allowing performing intrasensor and intersensors comparisons. Sensitivity of the GMRF model with respect to texture window size and to spatial resolutions of SAR images is also investigated. Intrasensor comparison shows that polarization and incidence angle play a significant role in the potential of the GMRF model for the extraction of urban areas from SAR images. Intersensors comparison evidences the better performances of X-band images, acquired at 1-m spatial resolution, when resampled to resolutions of 5 and 10 m.      

融合多特征的遥感影像变化检测

常规多时相遥感影像变化检测主要基于光谱信息,没有充分利用纹理、几何、形状等多种特征信息,不足以体现检测目标的完整性和准确性。本文针对不同特征在变化检测中应用的优势,在提取影像多种特征的基础上,构建了1维和多维两种基于信息融合策略的变化检测方法,即利用1维特征空间加权距离相似度运算、多维特征空间的模糊集融合和支持向量机融合策略进行变化检测。利用多时相QuickBird高分辨率遥感影像进行城市土地覆盖变化检测试验,结果表明,本文方法可以有效集成不同特征的优势与表征变化信息的能力,提高变化检测过程的稳定性和适用性,同时能够更好地保持变化地物的结构和形状,突出主要变化目标。     

一种高分影像建筑区分块表示与合并提取方法

建筑区是一种重要的人工地理要素，利用高分辨率卫星影像可以在更精细的尺度上获取建筑区信息。针对建筑区这类结构复杂、面积相对较大的地物类，提出一种分块表示与合并提取方法。首先，通过角点上下文约束来划分图像，并将获得的图像块作为影像处理的基本单元；然后，利用空间变异函数来建模每个图像块并提取特征描述参数，进一步通过主成分变换实现建筑区图像块的结构特征表示；最后，根据图像块空间结构特征的相似性实现建筑区的判别。实验结果表明，该方法能够有效实现高分影像建筑区的提取，并且对不同分辨率的高分影像表现出良好的适应性。     

卫星影像的云雾检测及干扰去除

云雾检测及去除是光学遥感图像处理的难题。厚云雾因具高反射特性，可通过阈值的设定将其检测并去除； 薄云因混有地物 光谱特性而较难检测，需先对影像做相对辐射校正处理，再将影像由RGB转换成HIS彩色模型，并假设薄云雾的加入等于白色颜料的加 入，即仅改变光谱的亮度或饱和度值，色相并无改变，藉此，可用多时段方式检测。实践证明，在HIS系统中可简化薄云雾的检测准 则，大大提高自动化检测云雾的可能性。     

基于ETM+热红外影像的南极云区与地面冰雪区的检测

利用ETM 热红外波段影像对南极中山站附近的云区和冰雪区进行了自动检测,综合热辐射和纹理特征辅助分类,提出并使用加权最小距离分类器,获得了较好的分类效果。     

NOAA气象卫星云检测方法的研究

为了提高气象卫星资料的可用性，排除云干扰，本文根据云的时空分布变化特征，对可见光波段反射率和热红外波段温度进行分析和研究，提出了可见光反射率自动判云、热红外温度自动判云，可见光和热红外组合判云以及设立云区阈值判云等一系列检测方法。并对检测出的云区采用同周期相近时相的图像资料相对变化率来反演替代云区灰度值。保证了图像的连续性和客观性，取得了较好的效果。     

加入多时相纹理的遥感变化检测

基于遥感技术的变化检测是遥感应用的一个重要方面.传统基于遥感的变化检测方法一般是利用光谱信息,较少注意多时相图像间的光谱特征相关关系分析.本文运用地统计学的伪交叉变差函数(Pseudo Cross Variogram)计算多时相图像纹理,定量表达多时相图像间的空间相关关系,并将得到的多时相纹理信息与光谱信息一起用于多时相变化检测.实验结果表明,加入多时相纹理信息可以显著提高变化检测精度,是一种有效的方法.     

融合多特征的遥感影像变化检测方法

本文提出了一种面向对象的多特征融合的变化检测方法。首先通过影像分割获取像斑,然后统计各像斑的光谱直方图和LBP(local binary patterns)纹理直方图,利用G统计量计算不同时期像斑之间的光谱距离和纹理距离,采用自适应的方法将光谱距离和纹理距离加权构建像斑的异质性,最后结合EM(expectation maximization)算法和贝叶斯最小错误率理论获取像斑的变化类别。在QuickBird影像上的实验表明该方法能够充分融合光谱特征和纹理特征,从而提高变化检测的精度。     

基于纹理特征的SAR影像各拉丹冬冰川信息提取

冰川面积是监测冰川变化信息的重要参数。本文以各拉丹东地区为例,根据冰川区域特有的纹理特征,选取时间间隔为35天的ENVISAT ASAR干涉对,利用灰度共生矩阵提取纹理特征,通过波段组合进行监督分类,进而提取研究区冰川面积。同时以Landsat TM光学影像为依据,评价利用纹理特征提取结果的精度。研究表明:基于纹理特征并利用SAR影像提取冰川面积的方法是可行的,为提取冰川信息提供了又一可靠手段。