一种基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法

本发明涉及海温反演领域，具体涉及一种基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法。

背景技术：

1、遥感图像中常常存在云、雾等气象干扰，这些干扰会对海表面温度反演的结果产生不利影响。因此，如何准确、快速地检测和去除云、雾等干扰，对海表面温度反演的准确性和可靠性具有重要意义。海表面温度反演是利用遥感技术获取海面温度的一种方法，通常使用红外遥感数据来进行反演。然而，在进行海表面温度反演时，云层会对遥感数据产生干扰，从而降低反演精度。

2、在海表面温度反演的实际应用中，海温反演算法基本成熟但遥感图像中常常存在云、雾等气象干扰，这些干扰会对海表面温度反演的结果产生不利影响。传统的海表面温度反演方法并未针对云雾进行误差修正，对云、雾等干扰的容错性较弱，容易产生误差和偏差，影响反演结果的准确性和可靠性。

技术实现思路

1、针对现有技术的上述不足，本发明提供了一种提高海温反演精度和准确性的基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法。

2、为达到上述发明目的，本发明所采用的技术方案为：

3、提供一种基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法，其包括如下步骤：

4、s1：获取待海温反演区域的modis数据，对modis数据进行角度校正得到校正后的modis数据；

5、s2：读取校正后的modis数据中每个像素点的卫星天顶角得到卫星天顶角数据；

6、s3：提取modis数据中的多光谱遥感数据，使用云检测自适应阈值算法对云雾进行检测、识别，使用掩膜法对云雾进行去除得到去云数据；

7、s4：根据去云数据和卫星天顶角数据对海表面温度反演。

8、进一步的，所述步骤s1包括如下具体步骤：

9、s11:角度数据合成；使用envi将卫星天顶角、卫星方位角、太阳天顶角与太阳方位角进行合成得到合成角度数据；

10、s12:角度数据重采样；使用三次卷积插值算法对合成角度数据进行重采样得到重采样角度数据，所述重采样角度数据的角度范围与合成角度数据相同；

11、s13:使用发射率gcp控制点校正重采样角度数据得到校正后的modis数据。

12、进一步的，所述步骤s3对云雾的检测、识别包括如下具体步骤：

13、s31：将多光谱遥感数据转换为灰度图，并对灰度图平滑处理；

14、s32：根据平滑后灰度图的直方图计算得到图像的全局阈值和局部阈值；

15、s33：将多光谱遥感数据根据全局阈值进行二值化处理得到全局阈值二值图；

16、s34：将多光谱遥感数据根据局部阈值进行二值化处理得到局部阈值二值图；

17、s35：将全局阈值二值图和局部阈值二值图中小噪点和孤立云团进行剔除后，将二者合并，得到云检测图；

18、s36：使用云检测自适应阈值算法设定云雾阈值，根据云雾阈值标记云检测图中的薄云和厚云，并将标记了薄云和厚云的云检测图转为矢量数据得到阈值分割数据。

19、进一步的，所述步骤s3中掩膜去云包括如下具体步骤：

20、a1：根据检测到的厚云和薄云的阈值分割数据提取云掩膜，得到云掩膜二值图；所述云掩膜二值图中，标签为1的区域为云掩膜覆盖区，标签为0则为非云覆盖区；

21、a2：对云掩膜二值图取反得到非云掩膜二值图，将非云二值掩膜图应用到原始图像以去云，将去云后的图像读取得到热辐射值；

22、a3：根据辐射值计算得到亮度温度：

23、；

24、其中， i为热红外波段；和为常数；亮度温度即为去云数据。

25、进一步的，所述步骤a1与步骤a2之间还包括：

26、a1.1：使用膨胀算法对云掩膜二值图中的云掩膜进行膨胀，扩大云区域。

27、进一步的，所述步骤a1与步骤a2之间还包括：

28、a1.2：使用插值法对云掩膜二值图中云掩膜覆盖区进行修补。

29、进一步的，所述步骤a2中，对云掩膜二值图进行取反前，划分太阳光反射波段和热辐射波段，仅对太阳光反射波段进行取反，热辐射波段不取反。

30、进一步的，所述步骤s4包括如下具体步骤：

31、遍历校正后的modis数据，计算每个像素点的海温反演值；

32、；

33、其中，为modis数据中31波段的亮度温度；为modis数据中32波段的亮度温度；为第 n个像素点的卫星天顶角；、、和均为回归系数。

34、进一步的，海温反演值计算时包括白天的海温和夜晚的海温；当计算白天的海温时，回归系数分别为：；；；；

35、当计算夜晚的海温时，回归系数分别为：；；；。

36、本发明的有益效果为：

37、本发明将自适应阈值算法进行云检测，可以根据图像的局部特征，动态地调整阈值，以适应不同的图像分割任务，有效的解决了传统阈值法采用固定的阈值进行图像分割的问题以便精准地检测图像中的云层，提高云检测的准确性和鲁棒性。去云处理和角度校正技术共同对海温进行修正，可以有效地消除遥感图像中的云覆盖以及卫星天顶角的影响，使得海表面温度反演的覆盖范围更加全面进而反演结果更加一致和可靠。

技术特征：

1.一种基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法，其特征在于，所述步骤s1包括如下具体步骤：

3.根据权利要求1所述的基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法，其特征在于，所述步骤s3对云雾的检测、识别包括如下具体步骤：

4.根据权利要求1所述的基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法，其特征在于，所述步骤s3中掩膜去云包括如下具体步骤：

5.根据权利要求4所述的基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法，其特征在于，所述步骤a1与步骤a2之间还包括：

6.根据权利要求4所述的基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法，其特征在于，所述步骤a1与步骤a2之间还包括：

7.根据权利要求4所述的基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法，其特征在于，所述步骤a2中，对云掩膜二值图进行取反前，划分太阳光反射波段和热辐射波段，仅对太阳光反射波段进行取反，热辐射波段不取反。

8.根据权利要求1所述的基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法，其特征在于，所述步骤s4包括如下具体步骤：

9.根据权利要求8所述的基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法，其特征在于，海温反演值计算时包括白天的海温和夜晚的海温；当计算白天的海温时，回归系数分别为：；；；；

技术总结
本发明公开了一种基于云检测去云及角度校正的海温反演精度修正方法，涉及海温反演领域，包括如下步骤：S1：获取待海温反演区域的MODIS数据，对MODIS数据进行角度校正得到校正后的MODIS数据；S2：读取校正后的MODIS数据中每个像素点的卫星天顶角得到卫星天顶角数据；S3：提取MODIS数据中的多光谱遥感数据，使用云检测自适应阈值算法对云雾进行检测、识别，使用掩膜法对云雾进行去除得到去云数据；S4：根据去云数据和卫星天顶角数据对海表面温度反演。本发明将自适应阈值算法进行云检测，可以根据图像的局部特征，动态地调整阈值，以适应不同的图像分割任务，有效的解决了传统阈值法采用固定的阈值进行图像分割的问题。

技术研发人员：樊博文,秦志亮,李慧,范宁晋
受保护的技术使用者：青岛哈尔滨工程大学创新发展中心
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15