[发明专利]用于从图像移除云的图像处理设备、方法和存储介质

说明书

公开了一种图像处理设备，该图像处理设备能够准确地检测和校正由云影响的区域，即使多种类型或层次的云存在于图像中。该设备包括：云谱选择单元，该云谱选择单元用于针对像素中的每个像素从存在于输入图像中的一个或多个云的谱选择至少一个谱；端元提取单元，该端元提取单元用于从输入图像的除一个或多个云以外的一个或多个端元提取那些端元的谱；以及分离单元，该分离单元用于针对像素中的每个像素在输入图像中得出一个或多个端元的相应谱和一个或多个云中的一个晕的选择的谱的分数丰度。

技术领域

本发明涉及一种用于检测和校正由星载平台上的传感器捕获的图像中的云覆盖区域的图像处理设备、图像处理方法和存储图像处理程序的存储介质。

背景技术

卫星图像是用于监测地表观测的重要信息来源。然而，云覆盖存在于图像中时，会对图像的应用造成严重限制。

NPL 1公开了一种用于移除卫星图像中的薄云覆盖的信号传输-谱混合分析(ST-SMA)方法。这一方法通过利用谱分离(unmixing)技术来估算云覆盖，并且由辐射传送模型校正受影响的像素。在谱分离技术中，像素被假设为端元的混合，并且像素中的每个端元的分数丰度(fractional abundance)被估算。端元是地面上的纯粹的类。对于输入图像中的每个像素，ST-SMA将云假设为端元以估算云的分数丰度，并且从相应的像素移除云的占比，以校正云的效果。ST-SMA方法的详细描述被提供如下。

图19描绘了在云存在时捕获地面反射率的物理模型。参照图19，使用辐射值的云失真的物理模型由方程式式(1)给出：

s(i，j)＝aIr(i，j)C_t(i，j)+I[1-C_t(i，j)]，…(1)

其中“s(i，j)”是卫星传感器处针对具有坐标“i”和“j”的像素的接收的辐射信号，“a”是大气透射率，其通常被假设为1，“I”是太阳辐照度，“r(i，j)”是来自地面的反射并且“C_t(i，j)”是针对像素(i，j)而被观察到的云透射率。这一公式假设云吸收率为0。

云可以反射、透射和吸收入射辐射。根据反射率“C_r”、吸收率“C_a”、透射率“C_t”系数来表达入射辐射与云的相互作用可以被示出如下：

C_r+C_a+C_t＝1…(2)

对于多个厚云(“T”)，辐射将会被完全反射和吸收，但不会被透射。“T_e”、“T_a”、“T_t”分别为厚云的反射率、吸收率和透射率时，入射辐射与厚云的相互作用可以被示出如下：

T_t＝0，∴T_r+T_a＝1，…(3)

假设薄云的吸收率和反射率是厚云的吸收率和反射率的换算值(scaled value)。进一步假设比例因子与薄云相对于厚云的相对厚度成正比。因此，对于薄云，吸收率和反射率将是按厚云的厚度因子(“g”)被缩放的厚云的吸收率和反射率。g根据云相对于厚云的相对厚度从0到1变化。“g”针对厚云为1。这些云是针对其的透射率为0的不透明云。

代替针对方程式(2)中的薄云的吸收系数和反射率值并且使用方程式(3)中，云透射率可以被估算为：

C_r＝gT_r，C_a＝gT_a

∴gT_r+gT_a+C_t＝1

C_t＝1-g(T_r+T_a)