[发明专利]一种无人机遥感图像不均匀光照的均衡方法

说明书

本发明提供了一种无人机遥感图像不均匀光照的均衡方法，包括以下步骤：基于传感器定标参数计算反射辐亮度图像，并利用遥感图像对应的数字高程模型计算各像元的法向量；然后，选取光照分布较均匀的均质区域作为样本，利用最小二乘法计算各阶次球面谐波函数对应的光照系数；最后，以法向量和光照系数为输入量，计算遥感图像上各像元的入射辐亮度，并结合反射辐亮度图像，反演得到地表反射率图。本发明所述的一种无人机遥感图像不均匀光照的均衡方法基于球面谐波函数理论可以重构出入射辐亮度图像，便于直观了解成像区域内的光照分布状况；面向遥感成像过程反演的反射率图像，不仅对削弱了光照变化的影响，且具有明确的物理意义。

技术领域

本发明属于遥感技术领域，尤其是涉及一种无人机遥感图像不均匀光照的均衡方法。

背景技术

在无人机遥感成像过程中，地面高程起伏会遮挡部分入射光线，造成入射光照的区域不均匀性，使得同种地物在同一场景中呈现不同的光谱特征，即“同物异谱”现象。针对不均匀光照的常规图像处理方法，如直方图均衡化、梯度法、Gamma灰度校正法等，主要引入一些较为简单的经验统计参数来构建校正模型，受图像本身影响较大，物理意义不明确；且大部分处理方法并没有从本质上分离出光照变量，只能从一定程度上减弱光照变化的影响，处理效果存在不确定性。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在提出一种无人机遥感图像不均匀光照的均衡方法，以解决已有方法中无法分离入射光照变量和物理意义不明确的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种无人机遥感图像不均匀光照的均衡方法，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。

进一步的，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。

进一步的，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；