[发明专利]一种无人机遥感图像不均匀光照的均衡方法

权利要求书

1.一种无人机遥感图像不均匀光照的均衡方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1、包括无人机遥感图像和数字高程模型，基于无人机遥感图像的定标参数计算反射辐亮度图像，并基于数字高程模型计算法向量矩阵；

S2、通过最小二乘法计算所选各阶次球面谐波函数的光照系数；

S3、基于光照系数和法向量矩阵，计算入射辐亮度图像，并结合反射辐亮度图像反演地面反射率图像。

2.根据权利要求1所述的一种无人机遥感图像不均匀光照的均衡方法，其特征在于：在步骤S1中的基于无人机遥感图像的定标参数计算反射辐亮度图像包括以下步骤：

A1、采集无人机遥感图像的单波段遥感图像第i行第j列的像元，并通过反射辐亮度公式(1)计算单波段遥感图第i行第j列的像元的反射辐亮度L_out(i,j)；

在步骤A1中的所述反射辐亮度公式(1)为：

L_out(i,j)＝Gain×DN(i,j)+Bias (1)

其中DN(i,j)表示遥感图像像元的数字量化值，Gain和Bias分别表示传感器某波段的增益量和偏移量。

3.根据权利要求2所述的一种无人机遥感图像不均匀光照的均衡方法，其特征在于：在步骤S1中的基于数字高程模型计算法向量矩阵包括以下步骤：

B1、建立图像坐标系；

B2、采集像元(i,j)，像元(i,j)的三维坐标定义为(x_i,j,y_i,j,z_i,j)；

B3、将步骤B2中的z_i,j定义为对数字高程模型进行双线性重采样后得到的像元(i,j)处高度，通过像元大小SR计算平面坐标(x_i,j,y_i,j)，并得到平面坐标公式(2)；

B4、重复步骤B2～B3的操作，采集多个像元参数；

B5、以步骤B4中的各像元中心点作为顶点，分别连接同一行的顶点和同一列的顶点，形成多个小矩形；并连接各矩形左下角到右上角的对角线，将每一个小矩形划分成两个三角形，构成一个三角面网；

B6、通过步骤B5中的三角形三个顶点的像元三维坐标计算2个边向量，得到2个边向量公式(3)；

B7、将步骤B6中的2个边向量的向量积定义为该三角形的法向量；

B8、重复步骤B5～B7的操作，采集多个三角形的法向量；

B9、采集某一个像元(i,j)中心点作为顶点的所有三角形的法向量，对其取平均并规范化后作为这一像元的法向量，记为

B10、对多个像元(i,j)重复步骤B9的操作，当全部采集完毕后，再将多个像元的法向量构成法向量矩阵NV。

4.根据权利要求3所述的一种无人机遥感图像不均匀光照的均衡方法，其特征在于：在步骤S2中的通过最小二乘法计算所选各阶次球面谐波函数的光照系数包括以下步骤：

C1、设定初始类别数和迭代终止条件，对遥感图像进行K-均值聚类处理，并针对各主要地物类型，交互选取一些光照非阴影、非高亮的均质斑块作为样本区域；

C2、获取步骤C1中的样本区域的地物反射率，并通过反射辐亮度和反射率计算出样本区域某像元的入射辐亮度L_in(i,j,k)，得到公式(4)；

C3、基于球面谐波函数计算步骤C2中的某像元(i,j)处的入射辐亮度，得到公式(5)；

C4、根据方程组(6)，将像元(i,j)法向在图像坐标系中的天顶角θ_i,j和方位角转换成其法向量

C5、按照公式组(7)来计算样本区域中各个像元的9个球面谐波函数的值，并将球面谐波函数值乘以对应阶数的A_l，构成矩阵Y^train；

C6、采集遥感图像中的一个波段，其样本区域中像元的入射辐照度构成矩阵与球面谐波函数对应的9个光照系数构成矩阵I(k)；

C7、联合公式(4)和方程组(6)，通过最小二乘法计算波段对应的光照系数，得到公式(8)；

C8、重复步骤C6～C7的操作，计算其它波段的光照系数，构成矩阵I。