[发明专利]一种基于MODIS图像的水体颜色检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及遥感图像颜色参量提取技术领域，更具体地说，涉及一种基于MODIS(Moderate-resolution Imaging Spectroradiometer，中分辨率成像光谱仪)图像的水体颜色检测方法及装置。

背景技术

水体颜色是太阳光线与水体中的光活性物质在可见光范围内作用的直接结果，与水体水质有着密切的关系。水体颜色是水质的常规监测指标之一，因此对水体颜色的进行检测，对于水质监测而言具有重要意义。

本发明的发明人研究发现：目前利用遥感手段对水体颜色进行宏观大范围长时间的遥感检测成为了一种需求；而水体中三种主要的光活性物质：浮游植物、悬浮物和有色可溶性有机物共同决定了水体的颜色；在水体中，三种物质表现出各种可能的组合，三种物质浓度独立变化且变化范围很大，水体光学特性复杂多变，使水体水色遥感成为一个多变量非线性的复杂问题；因此现有技术还没有一种能够适用于采用遥感手段对水体颜色进行宏观大范围长时间的遥感检测的方案。

可见，提供一种水体颜色检测方法，以适用采用遥感手段对水体颜色进行宏观大范围长时间的遥感检测，成为本领域技术人员亟需解决的技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供一种基于MODIS图像的水体颜色检测方法及装置，以实现适用采用遥感手段对水体颜色进行宏观大范围长时间的遥感检测的目的。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

一种基于MODIS图像的水体颜色检测方法，包括：

获取反映水体颜色的具有RGB波段组合的MODIS图像；

将所述MODIS图像的每个象元的RGB值转换成色度学中的三刺激值；

基于各象元的三刺激值，计算每个象元在色度图坐标系中的色度坐标；

通过坐标转换，计算每个象元的色度坐标在预定坐标系中的新坐标，所述预定坐标系的X轴与色度图坐标系的Y轴平行，正向方向一致，所述预定坐标系的Y轴与色度图坐标系的X轴平行，正向方向一致；

计算各象元的新坐标相对于预定坐标系的X轴的夹角；

根据预定的夹角与颜色主波长的对应关系，确定各夹角的颜色主波长，及根据预定的夹角与水色级别的对应关系，确定各夹角的水色级别；

根据所确定的颜色主波长与水色级别，确定MODIS图像所反映的水体颜色。

其中，所述预定的夹角与颜色主波长的对应关系的确定过程包括：

选取色度图外围线的设定纳米波长范围，所述设定纳米波长范围包含n个整数纳米波长，一个整数纳米波长表示色度图外围线的一个颜色主波长，n大于2；

确定所述设定纳米波长范围中，色度图外围线上各整数纳米波长点在色度图坐标系中的色度坐标，得到n个色度坐标，一个整数纳米波长对应一个色度坐标；

通过坐标转换，计算各整数纳米波长对应的色度坐标在预定坐标系中的新坐标；

计算各整数纳米波长对应的新坐标，相对于预定坐标系的X轴的夹角；

确定各整数纳米波长对应的夹角，建立整数纳米波长表示的颜色主波长，与对应的夹角的对应关系。

其中，所述预定的夹角与水色级别的对应关系的确定过程包括：

确定水体Forel-Ule比色表中各水色级别在色度图坐标系中的色度坐标；

通过坐标转换，计算各水色级别对应的色度坐标在预定坐标系中的新坐标；

计算各水色级别对应的新坐标，相对于预定坐标系的X轴的夹角；

确定各水色级别对应的夹角范围，该夹角范围即该水色级别与上下两个水色级别夹角角分线确定的夹角范围，落入这个角度范围的夹角值对应该水色级别，建立各水色级别与对应的夹角的对应关系。

其中，所述获取反映水体颜色的具有RGB波段组合的MODIS图像包括：

获取包含MODIS第1波段，第4波段和第3波段共3个波段的地表反射率水体区域图像数据；其中，第1波段的波长范围为620纳米至670纳米，位于红光范围，第4波段的波长范围为545纳米至565纳米，位于绿光范围，第3波段的波长范围为459纳米至479纳米，位于蓝光范围。

其中，所述将所述MODIS图像的每个象元的RGB值转换成色度学中的三刺激值包括：

基于CIE标准色度学，将MODIS图像每个象元的第1波段值，第4波段值，第3波段值转换成色度学中的三刺激值X，Y，Z。

其中，所述预定坐标系的构建过程包括：