[发明专利]基于长波红外大气底层辐射和可见光波段线性混合模型的亚像元温度反演方法

说明书

基于长波红外大气底层辐射和可见光波段线性混合模型的亚像元温度反演方法，属于遥感图像领域，本发明为解决现有红外波段温度反演方法未将混合像元和纯净像元加以区分，导致像元特别是混合像元温度反演不准确的问题。本发明所述反演方法的具体过程为：步骤1、对可见光波段，采用自动目标提取算法进行光谱解混，实现纯像元与混合像元的定位和混合像元各组分丰度的初步估计；步骤2、对与可见光波段配准后的热红外波段图像，结合解混获得的像元丰度信息，与大气、传感器参数实现亚像元温度反演。本发明用于红外波段光谱图像处理。

技术领域

本发明涉及一种亚像元温度反演的方法，属于遥感图像领域。

背景技术

热红外温度反演概括来说主要存在以下几个方面的问题：第一、温度和发射率的分离问题；第二、大气影响；第三混合像元问题。

第一，温度和发射率的分离问题。热红外遥感与可见光/近红外遥感的最主要区别在于：在最简单的均匀地表假设下，可见光/近红外波段与遥感相关的地表参数只是光谱一方面，但在热红外波段需要发射率和温度两方面的参数才能描述地表状态。至今大部分的地表温度遥感反演方法都基于多通道数据来反演像元的平均温度和平均发射率波谱，这样始终存在N个观测但有N+1个未知量的问题。第二，大气影响。遥感观测的一个重要特点是大气对辐射能量的影响，虽然较成熟的大气辐射传输模式(MODTRAN、LOWTRAN、6S等)可以比较准确地模拟大气辐射传输过程，但是要求准确地输入大气参数(如温度廓线、水汽廓线等)，而准确获取这些参数非常困难，而且难以保证精度，从而降低了大气辐射传输模拟的准确性。当前，这种误差仍然是提高地表温度和发射率反演精度的制约因素。第三，混合像元问题。在热红外波段的分辨率上，像元通常是由数种典型覆被类型的地表构成的，许多地表覆被类型还可以进一步分解成多个组分，各种组分的温度和发射率都可能有很大差别，这就极大的增加了未知数的数量。平均温度无法反映组分的真实温度，平均发射率也不等于组分发射率的简单平均。

在热红外波段的分辨率上,混合像元通常是大量存在的，某一像元可能包含两种或者以上组分，且各组分之间温度以及辐射率往往差异较大。传统的红外波段温度反演方法未将混合像元以及纯净像元加以区分，从而导致像元特别是混合像元温度反演的不准确。

发明内容

本发明目的是为了解决现有红外波段温度反演方法未将混合像元和纯净像元加以区分，导致像元特别是混合像元温度反演不准确的问题，提供了一种基于长波红外大气底层辐射和可见光波段线性混合模型的亚像元温度反演方法。

本发明所述基于长波红外大气底层辐射和可见光波段线性混合模型的亚像元温度反演方法，该反演方法的具体过程为：

步骤1、对可见光波段，采用自动目标提取算法进行光谱解混，实现纯像元与混合像元的定位和混合像元各组分丰度的初步估计；

步骤2、对与可见光波段配准后的热红外波段图像，结合解混获得的像元丰度信息，与大气、传感器参数实现亚像元温度反演。

本发明的优点：本发明针对红外波段光谱图像混合像元各组分温度反演困难的问题，提出一种亚像元温度反演(SPTES)的方法，并将纯净像元以及混合像元分别进行处理，实现各组分温度的估计。针对纯净像元，使用传统的温度比辐射率分离算法(TES)同时对地物温度以及辐射率进行求解，并对各个组分地物的平均温度进行初步估计；针对混合像元，在建立大气底层辐射线性混合模型的基础上，结合各组分已知的辐射率以及丰度、平均温度等信息，利用Planck公式(普朗克公式)在各组分温度均值处的一阶泰勒展开形式，求解混合像元中各组分温度与均值温度的差值，最终以最小均方误差为约束实现各组分温度的求解。

附图说明

图1是本发明所述基于长波红外大气底层辐射和可见光波段线性混合模型的亚像元温度反演方法的流程框图；

图2是本发明所述亚像元温度反演算法的流程框图。

具体实施方式