本發(fa)明涉及(ji)聲像(xiang)技術(shu)領域，特別(bie)是(shi)涉及(ji)一種遙感圖像(xiang)相對輻射校正方法(fa)及(ji)系統。

背景技術：

隨著(zhu)遙(yao)感(gan)技術飛(fei)速發展(zhan)，利(li)(li)用(yong)(yong)多(duo)傳感(gan)器、多(duo)時(shi)相遙(yao)感(gan)數(shu)據進行土(tu)地(di)利(li)(li)用(yong)(yong)和土(tu)地(di)覆蓋變化監測、全(quan)球資源(yuan)環境分析、氣候變化監測等應(ying)(ying)用(yong)(yong)越來越廣泛，拓(tuo)寬了(le)遙(yao)感(gan)數(shu)據在時(shi)間(jian)維度和空間(jian)維度的利(li)(li)用(yong)(yong)，這種(zhong)大(da)區域大(da)維度的數(shu)據應(ying)(ying)用(yong)(yong)，往往對數(shu)據集一致性要(yao)求(qiu)非常(chang)高，甚至(zhi)高于對單幅圖像(xiang)的精度要(yao)求(qiu)。

對于多景數(shu)(shu)(shu)據(ju)處理，由于每景數(shu)(shu)(shu)據(ju)的(de)處理誤差(cha)、獲取時間(jian)(jian)的(de)差(cha)異(yi)以及傳感器差(cha)異(yi)等(deng)問題(ti)，造成拼接后的(de)在數(shu)(shu)(shu)據(ju)拼接線附(fu)近出現(xian)(xian)“邊界(jie)”現(xian)(xian)象，這種“邊界(jie)”現(xian)(xian)象增大了后續工程應用(yong)的(de)難度(du)。因此，現(xian)(xian)有多數(shu)(shu)(shu)采用(yong)相對輻射(she)(she)校(xiao)正技術進行輻射(she)(she)處理，能最大限度(du)保(bao)證圖像(xiang)間(jian)(jian)的(de)輻射(she)(she)一致性，不僅能夠(gou)糾(jiu)正大氣狀況變(bian)化帶來的(de)差(cha)異(yi)，而(er)且(qie)能夠(gou)削弱傳感器等(deng)其(qi)它原(yuan)因產生的(de)噪音。

雖然現有的(de)相對輻射(she)(she)校(xiao)正(zheng)方法能較好的(de)保(bao)證圖(tu)像(xiang)(xiang)之間輻射(she)(she)一(yi)(yi)致性，但(dan)對圖(tu)像(xiang)(xiang)時(shi)相有嚴格的(de)約束條件：要(yao)求(qiu)參考圖(tu)像(xiang)(xiang)與目標圖(tu)像(xiang)(xiang)的(de)成(cheng)像(xiang)(xiang)時(shi)間相近，即(ji)要(yao)求(qiu)可以(yi)是不同年份(fen)(fen)的(de)，但(dan)月(yue)份(fen)(fen)要(yao)求(qiu)在(zai)一(yi)(yi)個月(yue)以(yi)內，成(cheng)像(xiang)(xiang)時(shi)刻在(zai)1小(xiao)時(shi)以(yi)內，這(zhe)一(yi)(yi)約束大(da)(da)大(da)(da)限制(zhi)了(le)(le)全國(guo)、甚至全球范圍內遙感數據進行(xing)土地利(li)用(yong)、資源分析等(deng)應用(yong)，特別是針(zhen)對時(shi)相差別較大(da)(da)、傳感器成(cheng)像(xiang)(xiang)幾何(he)差異等(deng)原因造成(cheng)的(de)圖(tu)像(xiang)(xiang)本身(shen)輻射(she)(she)差異較大(da)(da)，很難保(bao)證圖(tu)像(xiang)(xiang)之間輻射(she)(she)一(yi)(yi)致性，因此大(da)(da)大(da)(da)降低了(le)(le)遙信數據的(de)利(li)用(yong)率(lv)。

技術實現要素：

本發(fa)明的目的是(shi)提供(gong)一種遙感圖(tu)像相對輻射校(xiao)正方法及系統，以(yi)保證(zheng)圖(tu)像間的輻射一致性，以(yi)提高遙信數據的利用率(lv)。

為實現上述目的，本發明(ming)提供了(le)一種遙感圖像相對(dui)輻射校正方法，該(gai)包括以下(xia)步驟：

獲取目標圖像；

根(gen)據所(suo)述目標圖像(xiang)確定與(yu)所(suo)述目標圖像(xiang)相(xiang)對應的(de)參考(kao)圖像(xiang)；

分別對(dui)(dui)所(suo)述參(can)考圖(tu)像、所(suo)述目標(biao)(biao)圖(tu)像進行預(yu)處(chu)理后(hou)，獲(huo)得對(dui)(dui)應所(suo)述參(can)考圖(tu)像的參(can)考圖(tu)像像素點集和對(dui)(dui)應所(suo)述目標(biao)(biao)圖(tu)像的目標(biao)(biao)圖(tu)像像素點集；

基于核典型相關分析方法根(gen)據所(suo)述(shu)(shu)參考圖(tu)像(xiang)像(xiang)素點集和所(suo)述(shu)(shu)目標圖(tu)像(xiang)像(xiang)素點集確定非線性輻射控制點；

根據(ju)所述非線性輻(fu)射控制點對所述目標圖像(xiang)各階段(duan)像(xiang)素點進行校正，獲得地表反(fan)射率值。

可選(xuan)的(de)(de)，所述(shu)根(gen)據所述(shu)目標(biao)圖(tu)像(xiang)(xiang)確(que)定與(yu)所述(shu)目標(biao)圖(tu)像(xiang)(xiang)相對(dui)應(ying)的(de)(de)參考(kao)圖(tu)像(xiang)(xiang)的(de)(de)具(ju)體步驟包(bao)括(kuo)：根(gen)據與(yu)所述(shu)目標(biao)圖(tu)像(xiang)(xiang)具(ju)有相同重疊區域、近似成像(xiang)(xiang)幾(ji)何、坐標(biao)范圍的(de)(de)圖(tu)像(xiang)(xiang)確(que)定為與(yu)所述(shu)目標(biao)圖(tu)像(xiang)(xiang)相對(dui)應(ying)的(de)(de)參考(kao)圖(tu)像(xiang)(xiang)。

可選(xuan)的(de)(de)，所(suo)述基于核典型相(xiang)關分(fen)析方法根據所(suo)述參考圖像(xiang)像(xiang)素點集和所(suo)述目標(biao)圖像(xiang)像(xiang)素點集確定非線性輻射控制點的(de)(de)具體步(bu)驟包(bao)括：

分(fen)(fen)別將所述參(can)考圖(tu)像(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)素(su)點集(ji)(ji)、所述目(mu)標(biao)圖(tu)像(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)素(su)點集(ji)(ji)映(ying)射到核(he)(he)(he)空間，利(li)用(yong)核(he)(he)(he)典型相關(guan)分(fen)(fen)析方法確定(ding)參(can)考圖(tu)像(xiang)(xiang)核(he)(he)(he)典型變量、目(mu)標(biao)圖(tu)像(xiang)(xiang)核(he)(he)(he)典型變量；

基(ji)于mad中的權重公式對所述參考圖像(xiang)(xiang)核典型變量、所述目(mu)標圖像(xiang)(xiang)核典型變量進行篩(shai)選，確(que)定非線性輻(fu)射控制點。

可選的，所述權(quan)重公式(shi)為(wei)：

其中：u為映射到高維特征空間的目標圖像核典型變量集合，ui為u的第i個元素，v為映射到高維特征空間的參考圖像核典型變量集合，vi是v的第i個元素，var()為方差，z為標準化后的方差，ρλi為第i個特征根，為卡(ka)方檢驗(yan)，pr(nochange)為不變像(xiang)素(su)點(dian)的(de)概率值，n為重疊區域的(de)點(dian)的(de)個數。

可選(xuan)的(de)(de)，所述(shu)根(gen)據所述(shu)非線性輻射控制點對(dui)所述(shu)目標(biao)圖像各階(jie)段像素(su)點進行(xing)校正，獲得(de)地表反(fan)射率(lv)值的(de)(de)具(ju)體步(bu)驟(zou)包括：

對所述非(fei)(fei)線性輻射(she)控(kong)制點進行非(fei)(fei)線性關系擬(ni)合(he)獲得(de)非(fei)(fei)線性擬(ni)合(he)公式；

根據所述非線性擬合公式(shi)對(dui)所述目(mu)標圖(tu)像(xiang)(xiang)各波段像(xiang)(xiang)素點進行校正，獲(huo)得(de)地表(biao)反射率。

可選的，所述對所述非線(xian)性(xing)輻射控制點進行非線(xian)性(xing)關系擬(ni)合獲得(de)非線(xian)性(xing)擬(ni)合公式具體步驟包(bao)括：

根據(ju)偏差(cha)平(ping)方和最小公式對所述非(fei)線(xian)(xian)性(xing)輻射控(kong)制點進行非(fei)線(xian)(xian)性(xing)關系擬合獲得非(fei)線(xian)(xian)性(xing)擬合公式；

所述(shu)偏差平方和最小(xiao)公式為：

其中，δi為(wei)第(di)i個(ge)(ge)非線(xian)性(xing)(xing)輻射(she)(she)(she)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的(de)偏(pian)差，ri為(wei)第(di)i個(ge)(ge)非線(xian)性(xing)(xing)輻射(she)(she)(she)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的(de)原始(shi)目(mu)標(biao)圖像(xiang)(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)(xiang)素值，f(ri)為(wei)將第(di)i個(ge)(ge)非線(xian)性(xing)(xing)輻射(she)(she)(she)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的(de)原始(shi)目(mu)標(biao)圖像(xiang)(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)(xiang)素值代入(ru)擬合的(de)非線(xian)性(xing)(xing)關系表(biao)達(da)式(shi)后，計算得到的(de)像(xiang)(xiang)(xiang)素值，si為(wei)第(di)i個(ge)(ge)非線(xian)性(xing)(xing)輻射(she)(she)(she)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)點(dian)(dian)對應的(de)參考圖像(xiang)(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)(xiang)素值，r為(wei)非線(xian)性(xing)(xing)輻射(she)(she)(she)控(kong)(kong)制(zhi)(zhi)點(dian)(dian)的(de)總個(ge)(ge)數。

本發明(ming)還提供(gong)了一種遙感(gan)圖像輻(fu)射校正(zheng)系統，該系統包括：

獲(huo)取模塊，用(yong)于獲(huo)取目標(biao)圖像；

匹配模塊(kuai)，用于根據(ju)所(suo)述目標圖(tu)像(xiang)確定與所(suo)述目標圖(tu)像(xiang)相(xiang)對應的參考圖(tu)像(xiang)；

處(chu)理模塊，用(yong)于(yu)分別對所(suo)述(shu)參考圖像(xiang)(xiang)(xiang)、所(suo)述(shu)目(mu)標(biao)(biao)圖像(xiang)(xiang)(xiang)進行預(yu)處(chu)理后，獲得對應(ying)所(suo)述(shu)參考圖像(xiang)(xiang)(xiang)的(de)參考圖像(xiang)(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)(xiang)素(su)點集和對應(ying)所(suo)述(shu)目(mu)標(biao)(biao)圖像(xiang)(xiang)(xiang)的(de)目(mu)標(biao)(biao)圖像(xiang)(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)(xiang)素(su)點集；

非(fei)線性輻射控制點(dian)確定模塊(kuai)，用于基于核典型相(xiang)關分(fen)析方法根據(ju)所述參考(kao)圖像(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)素(su)點(dian)集(ji)和所述目標圖像(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)素(su)點(dian)集(ji)確定非(fei)線性輻射控制點(dian)；

校正(zheng)模(mo)塊，用于根據所(suo)述非線(xian)性(xing)輻射控制點(dian)(dian)對所(suo)述目標圖像各階(jie)段(duan)像素點(dian)(dian)進行校正(zheng)，獲得地表反(fan)射率值。

可選的，所述非(fei)線(xian)性輻射控(kong)制(zhi)點(dian)確定模(mo)塊的具體包括：

第一確定(ding)單元，用于(yu)分(fen)別將所述(shu)參考圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)素(su)點集、所述(shu)目標(biao)圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)素(su)點集映射到(dao)核空間(jian)，利用核典(dian)(dian)型(xing)相關分(fen)析方法確定(ding)參考圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)核典(dian)(dian)型(xing)變量、目標(biao)圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)核典(dian)(dian)型(xing)變量；

第二確定單元，用(yong)于(yu)基(ji)于(yu)mad中的(de)權重公(gong)式對所述參(can)考圖像核典(dian)型(xing)變(bian)量(liang)、所述目(mu)標圖像核典(dian)型(xing)變(bian)量(liang)進(jin)行篩選(xuan)，確定非線性輻射控制點(dian)。

可選的(de)，所述權重公式為(wei)：

其中：u為映射到高維特征空間的目標圖像核典型變量集合，ui為u的第i個元素，v為映射到高維特征空間的參考圖像核典型變量集合，vi是v的第i個元素，var()為方差，z為標準化后的方差，ρλi為第i個特征根，為(wei)卡(ka)方檢驗，pr(nochange)為(wei)不變像素點的概率值，n為(wei)重疊(die)區域(yu)的點的個數。

可(ke)選的，所述(shu)校(xiao)正模塊具體包括：

擬(ni)合單元，用于對所述非線性(xing)(xing)輻射控制點(dian)進(jin)行非線性(xing)(xing)關系擬(ni)合獲得非線性(xing)(xing)擬(ni)合公式；

校正單(dan)元，用于根據所述非線性擬合(he)公式對所述目標圖(tu)像各波段像素(su)點進行校正，獲得地表反射率(lv)。

根據本發(fa)明提供的(de)具體實(shi)施例(li)，本發(fa)明公開了以(yi)下技術效果：

1)、本(ben)發明基于核典型相關分析方法自動確定(ding)非線(xian)性輻射控制點，保證(zheng)目標(biao)圖(tu)像(xiang)(xiang)和參考圖(tu)像(xiang)(xiang)間光(guang)譜一(yi)(yi)致，消除(chu)圖(tu)像(xiang)(xiang)之間的輻射差異(yi)，提(ti)高(gao)圖(tu)像(xiang)(xiang)間的輻射一(yi)(yi)致性；特(te)別(bie)是針對時相差別(bie)較(jiao)大(da)、傳感器成像(xiang)(xiang)幾何差異(yi)等原因造成的圖(tu)像(xiang)(xiang)本(ben)身輻射差異(yi)較(jiao)大(da)，也能保證(zheng)圖(tu)像(xiang)(xiang)之間輻射一(yi)(yi)致性，大(da)大(da)提(ti)高(gao)了遙(yao)信數(shu)據的利用(yong)率。

2)、本發明采用(yong)核典型相關分析的辦法自(zi)動(dong)確定非(fei)線性輻射控制點，避(bi)免了選(xuan)擇(ze)參考圖像時對時相的約(yue)束和受(shou)傳(chuan)感器的限制、通用(yong)性強(qiang)、無需(xu)人(ren)工交互、處(chu)理流程單、運算(suan)速度快、算(suan)法自(zi)動(dong)性高(gao)、適用(yong)性強(qiang)等特點。

附圖說明

為了更清楚(chu)地說明(ming)本發(fa)明(ming)實施例或現有(you)技(ji)(ji)術中的(de)(de)技(ji)(ji)術方(fang)案，下(xia)面將對實施例中所需(xu)要使用的(de)(de)附圖作簡(jian)單(dan)地介紹，顯(xian)而易見(jian)地，下(xia)面描(miao)述中的(de)(de)附圖僅僅是本發(fa)明(ming)的(de)(de)一些實施例，對于本領域普通技(ji)(ji)術人員(yuan)來講，在不(bu)付出(chu)創造性勞動(dong)性的(de)(de)前提下(xia)，還可以根(gen)據(ju)這些附圖獲得其他(ta)的(de)(de)附圖。

圖1為本(ben)發明(ming)實施例遙感圖像相對輻(fu)射(she)校(xiao)正方法的具體流程圖；

圖2為(wei)本發明實施例遙感圖像相對輻射(she)校正系統的結構示意圖。

具體實施方式

下(xia)(xia)面將結合本(ben)發(fa)明(ming)實(shi)(shi)(shi)施(shi)例(li)(li)(li)中(zhong)的(de)附圖，對本(ben)發(fa)明(ming)實(shi)(shi)(shi)施(shi)例(li)(li)(li)中(zhong)的(de)技術(shu)方案進行清楚、完(wan)整(zheng)地描述，顯然，所(suo)描述的(de)實(shi)(shi)(shi)施(shi)例(li)(li)(li)僅僅是本(ben)發(fa)明(ming)一部(bu)分(fen)實(shi)(shi)(shi)施(shi)例(li)(li)(li)，而不是全部(bu)的(de)實(shi)(shi)(shi)施(shi)例(li)(li)(li)。基于本(ben)發(fa)明(ming)中(zhong)的(de)實(shi)(shi)(shi)施(shi)例(li)(li)(li)，本(ben)領域普通技術(shu)人員在(zai)沒有(you)做出創造性勞(lao)動前提下(xia)(xia)所(suo)獲得的(de)所(suo)有(you)其(qi)他(ta)實(shi)(shi)(shi)施(shi)例(li)(li)(li)，都屬(shu)于本(ben)發(fa)明(ming)保護(hu)的(de)范圍(wei)。

本發(fa)明的目(mu)的是提(ti)供(gong)一種遙(yao)(yao)感圖像相對輻射(she)(she)校正方(fang)法及系統(tong)，以(yi)保證圖像間的輻射(she)(she)一致(zhi)性，以(yi)提(ti)高遙(yao)(yao)信數據的利用率。

為使本(ben)發明(ming)的上(shang)述目的、特征(zheng)和優點能夠更(geng)加明(ming)顯易懂，下面結合附圖(tu)和具(ju)體(ti)實(shi)施方式對本(ben)發明(ming)作進一步詳細的說明(ming)。

圖(tu)1為本發明實(shi)施例遙感圖(tu)像(xiang)相對輻射校正方法的具體流程圖(tu)；詳見圖(tu)1。其具體的步(bu)驟包括(kuo)：

步驟100：根(gen)據所述目(mu)標(biao)圖像(xiang)確定與所述目(mu)標(biao)圖像(xiang)相對(dui)應的參(can)考(kao)圖像(xiang)。

根據(ju)與所述目(mu)標(biao)圖(tu)像(xiang)具有相(xiang)(xiang)(xiang)同重疊區域、近(jin)(jin)似成像(xiang)幾何、坐標(biao)范(fan)圍的(de)圖(tu)像(xiang)確定為與所述目(mu)標(biao)圖(tu)像(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)對應的(de)參考圖(tu)像(xiang)，所述參考圖(tu)像(xiang)與所述目(mu)標(biao)圖(tu)像(xiang)無需時(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)(xiang)近(jin)(jin)，大大提(ti)高(gao)輻射處理圖(tu)像(xiang)間的(de)輻射一致性，提(ti)高(gao)了(le)遙信數據(ju)的(de)利用率(lv)。

步驟200：分(fen)別對(dui)所述參考圖(tu)像(xiang)、所述目(mu)標圖(tu)像(xiang)進行預處理后(hou)，分(fen)別獲得參考圖(tu)像(xiang)像(xiang)素點集和目(mu)標圖(tu)像(xiang)像(xiang)素點集。

所(suo)述(shu)預處(chu)理(li)包括坐標(biao)重投(tou)影(ying)、幾何配準(zhun)、計算地理(li)重疊區域、各波(bo)段像(xiang)(xiang)(xiang)素(su)(su)點(dian)(dian)對應、并使用掩膜技術排除極值點(dian)(dian)、過飽(bao)和(he)(he)點(dian)(dian)、云、云下陰影(ying)及水體的像(xiang)(xiang)(xiang)素(su)(su)點(dian)(dian)。對所(suo)述(shu)參考圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)、所(suo)述(shu)目(mu)標(biao)圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)進一(yi)步(bu)處(chu)理(li)，為了獲得(de)較為精確的參考圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)(xiang)素(su)(su)點(dian)(dian)集(ji)和(he)(he)目(mu)標(biao)圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)(xiang)素(su)(su)點(dian)(dian)集(ji)。

坐標重投影與幾何(he)配準屬通(tong)常(chang)的遙感圖像處理步驟。

計算(suan)地理重疊(die)區(qu)域：對于單個目標(biao)圖(tu)(tu)像，有可能找到多(duo)景(jing)參考圖(tu)(tu)像，此(ci)時就(jiu)需(xu)要進行重疊(die)區(qu)域內數據的裁切與拼接整合。

比各波段像素點(dian)(dian)對(dui)應(ying)：對(dui)于目標圖像與參考圖像為(wei)同(tong)種傳感器(qi)數(shu)據，分(fen)(fen)辨率相同(tong)，當坐標重投影、幾(ji)何配準精度(du)足夠高時(shi)，像素點(dian)(dian)本身就是對(dui)應(ying)的。對(dui)于不(bu)同(tong)傳感器(qi)的遙感圖像，分(fen)(fen)辨率差異(yi)超(chao)過3倍以上時(shi)，就需(xu)要插值。

掩(yan)膜過(guo)濾(lv)異常點(dian)：該步先通過(guo)統計目標(biao)圖像與參考(kao)圖像重疊區內的(de)直方圖，過(guo)濾(lv)掉過(guo)亮和過(guo)暗的(de)像素(su)點(dian)，然后檢測參考(kao)圖像中的(de)云、云下陰影、水體(ti)并將其掩(yan)膜掉。具體(ti)的(de)檢測算(suan)法依據不(bu)同的(de)傳感器(qi)數(shu)據而不(bu)同。

對掩(yan)膜(mo)過濾后得(de)到的數據點(dian)集進(jin)行典型相關分析。

對掩膜過(guo)濾后得到的(de)數據點(dian)集(ji)進行典型相(xiang)關分析(xi)，進一步(bu)從(cong)這(zhe)些點(dian)集(ji)中選(xuan)出典型相(xiang)關點(dian)集(ji)。所選(xuan)用的(de)典型相(xiang)關分析(xi)算法應當具(ju)有不(bu)受總(zong)體的(de)大氣(qi)狀(zhuang)況和傳感器標定(ding)導致的(de)線性(xing)變(bian)換的(de)影響的(de)特性(xing)。

典型相(xiang)關(guan)分析算法為了遮蔽兩個不同時相(xiang)圖像中的變(bian)化(hua)像素，首先形成兩幅圖像n個波(bo)段內像素值(zhi)的線性組合。

步驟300：基(ji)于核典型相關分析方法根據所述(shu)參考圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)(xiang)素點集和所述(shu)目(mu)標圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)(xiang)素點集確(que)定(ding)非線性輻(fu)射控(kong)制(zhi)點。

步驟301：分別將所(suo)述(shu)(shu)參考(kao)圖像(xiang)像(xiang)素點集(ji)(ji)、所(suo)述(shu)(shu)目標圖像(xiang)像(xiang)素點集(ji)(ji)映(ying)射到核(he)空間，利用核(he)典(dian)型(xing)相(xiang)關分析方法確定參考(kao)圖像(xiang)核(he)典(dian)型(xing)變量(liang)、目標圖像(xiang)核(he)典(dian)型(xing)變量(liang)。

核典型相(xiang)關分(fen)析方法是一(yi)種(zhong)常用的非線(xian)性典型相(xiang)關方法，將核函(han)數(shu)的思(si)想引入典型相(xiang)關分(fen)析當中(zhong)，把低(di)維數(shu)據映(ying)射到高維的特(te)征(zheng)空間(jian)中(zhong)，為在高維特(te)征(zheng)中(zhong)解決(jue)復雜關聯(lian)分(fen)析奠定基礎。

常用的核函數種類非常多，本次實施中選取的核函數為anova核函數該核函數屬于徑向基的一種，非常適合多維回歸的問題。其具體規則為：設x,z∈x，x屬于rⁿ空間，非線性函數實現輸入空間x到特征空間f的映射，其中f屬于r^m，n<<m。則核函數公式(shi)為：

其中<,>為內積，k(x,z)即為核函數(shu)。

x為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)目(mu)標圖(tu)像(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)素(su)點(dian)集(ji)(ji)，用(yong)目(mu)標圖(tu)像(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)素(su)點(dian)矩(ju)(ju)陣(zhen)(zhen)表示(shi)，此處(chu)作為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)樣(yang)本矩(ju)(ju)陣(zhen)(zhen)輸入，n為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)重(zhong)疊區域的(de)(de)點(dian)的(de)(de)個(ge)數，n為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)每個(ge)像(xiang)(xiang)素(su)點(dian)的(de)(de)數據(ju)維度(du)，即(ji)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)各(ge)波段的(de)(de)灰度(du)值(zhi)，則x可為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)n個(ge)n維向(xiang)量(liang)，xn×n＝(x1,x2...,xn)，xi為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)第i個(ge)n維向(xiang)量(liang)，y為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)參考(kao)圖(tu)像(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)素(su)點(dian)集(ji)(ji)，用(yong)參考(kao)圖(tu)像(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)素(su)點(dian)矩(ju)(ju)陣(zhen)(zhen)表示(shi)，yi為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)第i個(ge)n維向(xiang)量(liang)，此處(chu)作為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)樣(yang)本矩(ju)(ju)陣(zhen)(zhen)輸入，n為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)重(zhong)疊區域的(de)(de)點(dian)的(de)(de)個(ge)數，n為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)每個(ge)像(xiang)(xiang)素(su)點(dian)的(de)(de)數據(ju)維度(du)，即(ji)為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)各(ge)波段的(de)(de)灰度(du)值(zhi)，y可為(wei)(wei)(wei)(wei)(wei)n個(ge)n維向(xiang)量(liang)，yn×n＝(y1,y2...,yn)。

依(yi)據核典(dian)型相(xiang)關分(fen)析(xi)方法，將經(jing)過(guo)預處(chu)理的(de)目標(biao)圖(tu)像和參考圖(tu)像的(de)n個波段內像素值分(fen)別(bie)映射(she)為高維空(kong)間的(de)變量，獲(huo)取(qu)其在高維特(te)征空(kong)間的(de)線性組(zu)合(he)，具體公式為：

其中，c和d分別為高維空間(m維)的常向量矩陣，c^t為c的轉置，d^t為d的轉置，將目標圖像的向量x由低維空間(rⁿ)映射到高維空間(r^m)的非線性變換函數(n<<m)，為將參考圖像的向量y由低維空間(rⁿ)映射到高維空間(r^m)的非線性變換函數，變換后的和均為(wei)m×n維矩陣(zhen)，u為(wei)映射(she)到高(gao)維特征空間的目(mu)標圖像核(he)(he)典(dian)型(xing)變量集(ji)合，v為(wei)映射(she)到高(gao)維特征空間的參考圖像核(he)(he)典(dian)型(xing)變量集(ji)合。

常向量矩陣c和d可以用n維空間的常向量矩陣α和β與和為：

其中，α＝(α1,α2,,...,αn)，αi是α的(de)第i個(ge)元素，每(mei)一(yi)個(ge)αi是一(yi)個(ge)n維向量(liang)；同理(li)βi是β的(de)第i個(ge)元素。此時將求解高(gao)維空間常向量(liang)c和(he)d的(de)問題(ti)轉化為求解低維空間常向量(liang)α和(he)β的(de)問題(ti)。將上(shang)述公式(5)代入公式(4)，則(ze)可得到綜合變量(liang)集(ji)合u和(he)v為：

步(bu)驟302：基于mad中(zhong)(zhong)的權重(zhong)公式對所述參(can)考圖(tu)像核典型(xing)變量、所述目(mu)標圖(tu)像核典型(xing)變量進行篩(shai)選，確定非線性輻射控(kong)制(zhi)點(dian)，其中(zhong)(zhong)、mad為多元(yuan)變化(hua)檢測(ce)算法(fa)(multivariatealterationdetection)。

根(gen)據核(he)函(han)數公(gong)式(shi)(3)確定在x和y上定義核(he)矩陣kx和ky為：

其中，kx(i,j)表示(shi)核(he)矩陣kx的第i行(xing)j列元素(su)，ky(i,j)表示(shi)核(he)矩陣ky的第i行(xing)j列元素(su)。

通過綜(zong)合變量u和(he)v變換公式(shi)(6)和(he)核矩陣公式(shi)(7)，我(wo)們可以計算出u和(he)v的方(fang)差和(he)協(xie)方(fang)差為(wei)公式(shi)為(wei)：

其(qi)中(zhong)，var()為方差，cov()為協方差。

結合上述公式(8)，可得(de)到(dao)相關系數的(de)表達公式(9)：

其(qi)中(zhong)，ρ為pearson相關系(xi)數。

令相(xiang)關系數ρ取最大值時，求(qiu)解時固定(ding)分母來求(qiu)分子，即(ji)該問題簡化轉(zhuan)換為一個優化問題，即(ji)優化公(gong)式為：

這個(ge)問題(ti)為(wei)有等式約束條件的優(you)化問題(ti)，可以采用拉格朗日乘(cheng)數法(lagrangemultiplier)求(qiu)解。因此根據公(gong)(gong)式(10)構建的拉格朗日公(gong)(gong)式為(wei)：

其中，ρα和ρβ都是待求特(te)征(zheng)根。

分(fen)別對(dui)拉(la)格朗日公式(shi)中(zhong)的α、β求偏(pian)(pian)導，且令偏(pian)(pian)導分(fen)別等于0，具體詳見公式(shi)(12)：

令ρλ＝ρα＝ρβ，同時防止矩陣(zhen)不可逆對其正則化，上述問(wen)題(ti)可轉換為(wei)求解公(gong)式(12)的特征根問(wen)題(ti)：

其(qi)中，ε1和ε2是正則化(hua)參(can)數，取值(zhi)范圍[0，1]。

根據公式(13)求解(jie)不同的ρλ以及對應的典型向量(liang)α和β。

本發明依據nielsen和canty在低維空間中提出的概念，在var(u)＝var(v)＝1條件下，使var(u-v)最大的情況下，ui-vi中最后幾個變量集中包含著兩組數據之間的線性不變關系，將上述規則映射到高位空間進行求解，以選取圖像間的非線性不變點，采用迭代的辦法選取不變信息，因為mad變量是測量變量的線性組合，由中心極限定理可得它們呈現的高斯分布。每一個獨立的mad變量互相正交，標準化后的像素方差符合自由度為n的分布，其具(ju)體權重公式為(wei)：

其中，z為標準化后的方差，ui為u中的第i個元素，vi是v中的第i個元素，ρλi為第i個特征根，為卡方(fang)檢驗(yan)，pr(nochange)為不(bu)變像(xiang)素點(dian)的概(gai)率(lv)值，用來確定(ding)哪些像(xiang)素可以(yi)最終被選為不(bu)變特征的，可以(yi)設(she)定(ding)一個(ge)固定(ding)的域值t(比如(ru)t＝95％)，當(dang)pr(nochange)＞t時，判斷(duan)為特征不(bu)變像(xiang)素點(dian)，以(yi)此獲(huo)取非線性輻射(she)控(kong)制點(dian)。

步驟400：所述根據(ju)所述非線性輻射(she)控制(zhi)點對所述目(mu)標圖像各階段像素點進行校正，獲得地表反射(she)率(lv)值。

步驟401：采用最小(xiao)二乘法對所述非(fei)線性輻(fu)射控制(zhi)點(dian)進行非(fei)線性關系擬合(he)獲得非(fei)線性擬合(he)公式。

擬合公式為：

f(r)＝a0+a1r+...+apr^p(14)；

其中，f(r)為待(dai)擬(ni)合的(de)表達式(shi)(shi)，將輻射(she)控制(zhi)點的(de)原始像素值(zhi)輸入該(gai)式(shi)(shi)可獲取(qu)校正(zheng)后(hou)的(de)像素值(zhi)，a0、a1...ap為待(dai)求解的(de)常(chang)系(xi)數，r為非線性(xing)輻射(she)控制(zhi)點的(de)原始像素值(zhi)。

偏差平方最小公式為：

其中，δi為第(di)i個(ge)非(fei)(fei)線(xian)性(xing)輻(fu)射(she)(she)控(kong)制點(dian)的偏差，ri為第(di)i個(ge)非(fei)(fei)線(xian)性(xing)輻(fu)射(she)(she)控(kong)制點(dian)的原始目標圖(tu)像(xiang)像(xiang)素值(zhi)，f(ri)為將第(di)i個(ge)非(fei)(fei)線(xian)性(xing)輻(fu)射(she)(she)控(kong)制點(dian)的原始目標圖(tu)像(xiang)像(xiang)素值(zhi)代入(ru)擬合的非(fei)(fei)線(xian)性(xing)關系表達式(shi)后，計(ji)算得到的像(xiang)素值(zhi)，si為第(di)i個(ge)非(fei)(fei)線(xian)性(xing)輻(fu)射(she)(she)控(kong)制點(dian)的參考(kao)圖(tu)像(xiang)像(xiang)素值(zhi)，r為非(fei)(fei)線(xian)性(xing)輻(fu)射(she)(she)控(kong)制點(dian)的總個(ge)數(shu)。

令p為一個常(chang)數，將(jiang)第i個非線性輻射(she)控(kong)制點的原始目標圖(tu)像(xiang)像(xiang)素(su)值(zhi)ri和第i個非線性輻射(she)控(kong)制點對應的參考(kao)圖(tu)像(xiang)目標像(xiang)素(su)值(zhi)si帶入擬(ni)合(he)公(gong)式(14)便可(ke)確(que)定待求解的常(chang)系數a0、a1...ap，進而求解出具體擬(ni)合(he)公(gong)式。

在實驗中(zhong)取不同(tong)p值(zhi)，可以得到不同(tong)的非線性關系表達式(shi)，依據校(xiao)正結果進(jin)行調整(zheng)，選取校(xiao)正結果最好(hao)時(shi)的p值(zhi)。

將第i個(ge)(ge)非線(xian)性(xing)(xing)輻(fu)射控(kong)制點(dian)的原(yuan)始(shi)目標圖(tu)像像素(su)(su)值(zhi)ri帶(dai)入(ru)多(duo)個(ge)(ge)不(bu)(bu)同的擬合(he)公(gong)式(shi)便(bian)可得出(chu)多(duo)個(ge)(ge)不(bu)(bu)同的f(ri)，再(zai)將多(duo)個(ge)(ge)不(bu)(bu)同的f(ri)和多(duo)個(ge)(ge)第i個(ge)(ge)非線(xian)性(xing)(xing)輻(fu)射控(kong)制點(dian)對(dui)應的參考圖(tu)像目標像素(su)(su)值(zhi)si帶(dai)入(ru)偏差平方最小公(gong)式(shi)2便(bian)可求(qiu)取所(suo)有非線(xian)性(xing)(xing)輻(fu)射控(kong)制點(dian)總體最小偏差。

根(gen)據最小(xiao)偏差便可確定(ding)該擬合公式為非線性擬合公式。

步驟402：根(gen)據所述非線性擬合公式對所述目標(biao)圖像各波段(duan)像素(su)點(dian)進行校正，獲得地表反(fan)射率，后續可作(zuo)為地表反(fan)射率產品的(de)應用。

根據上述方法獲(huo)取的(de)非(fei)(fei)線性關(guan)系表達式，對所(suo)(suo)述目標圖像(xiang)的(de)各波段像(xiang)素點(dian)帶入(ru)非(fei)(fei)線性擬合公(gong)式便可求出校(xiao)正后(hou)的(de)像(xiang)素點(dian)，所(suo)(suo)述校(xiao)正后(hou)的(de)像(xiang)素點(dian)即為地表反射率(lv)。

本發(fa)明還提供了(le)一(yi)(yi)種(zhong)遙(yao)感圖像(xiang)相對輻射(she)校(xiao)正系統，以(yi)保證圖像(xiang)間的(de)輻射(she)一(yi)(yi)致性，以(yi)提高(gao)遙(yao)信數(shu)據(ju)的(de)利(li)用率。

圖2為本發明實(shi)施例遙(yao)感圖像相對輻(fu)射校(xiao)正(zheng)系(xi)統的結(jie)構示(shi)意圖，如圖2所(suo)示(shi)，所(suo)述系(xi)統包(bao)括：獲取模(mo)塊(kuai)(kuai)1、匹配模(mo)塊(kuai)(kuai)2、處理模(mo)塊(kuai)(kuai)3、非線性輻(fu)射控(kong)制點確(que)定(ding)模(mo)塊(kuai)(kuai)4、校(xiao)正(zheng)模(mo)塊(kuai)(kuai)5。

獲取模塊1，用于獲取目標圖像。

匹配模塊2，用(yong)于根據所述目標(biao)圖(tu)像確定與所述目標(biao)圖(tu)像相對(dui)應的(de)參考圖(tu)像。

根據與(yu)(yu)(yu)所(suo)述目(mu)標圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)具有相(xiang)(xiang)同重(zhong)疊區域(yu)、近似(si)成像(xiang)(xiang)(xiang)幾何、坐標范圍的圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)確(que)定為與(yu)(yu)(yu)所(suo)述目(mu)標圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)對應(ying)的參(can)考(kao)圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)，所(suo)述參(can)考(kao)圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)與(yu)(yu)(yu)所(suo)述目(mu)標圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)無需(xu)時相(xiang)(xiang)相(xiang)(xiang)近，大大提(ti)高輻(fu)射處理圖(tu)像(xiang)(xiang)(xiang)間的輻(fu)射一致性(xing)，提(ti)高了遙信數據的利用(yong)率。

處理(li)模塊3，用于分別對所述(shu)(shu)(shu)參考圖像、所述(shu)(shu)(shu)目標(biao)(biao)圖像進行預(yu)處理(li)后，獲得對應所述(shu)(shu)(shu)參考圖像的(de)(de)參考圖像像素點集和(he)對應所述(shu)(shu)(shu)目標(biao)(biao)圖像的(de)(de)目標(biao)(biao)圖像像素點集。

所述預處(chu)理(li)包(bao)括坐(zuo)標重投影(ying)(ying)、幾何配(pei)準、計算地理(li)重疊區(qu)域、各波段像(xiang)(xiang)素(su)(su)點對應(ying)、并(bing)使用掩(yan)膜技術排(pai)除極值點、過(guo)飽和(he)點、云、云下陰影(ying)(ying)及水體的像(xiang)(xiang)素(su)(su)點。對所述參(can)考圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)、所述目標圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)進一步處(chu)理(li)，為了獲得(de)較為精(jing)確(que)的參(can)考圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)素(su)(su)點集和(he)目標圖(tu)(tu)像(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)素(su)(su)點集。

非(fei)(fei)線(xian)性輻射(she)控制點(dian)(dian)確定(ding)模塊4，用(yong)于基于核(he)典型相關分析方法(fa)根據所述參考圖像(xiang)像(xiang)素(su)點(dian)(dian)集和(he)所述目標圖像(xiang)像(xiang)素(su)點(dian)(dian)集確定(ding)非(fei)(fei)線(xian)性輻射(she)控制點(dian)(dian)。

所述非線性輻(fu)射控制點確(que)定模塊(kuai)4，具體包括(kuo)：第一確(que)定單(dan)元(yuan)、第二確(que)定單(dan)元(yuan)。

第一確定單元分別將(jiang)所(suo)述參(can)考圖(tu)像像素點集(ji)、所(suo)述目標(biao)圖(tu)像像素點集(ji)映射到核(he)空間，利用核(he)典(dian)型相關(guan)分析方法確定參(can)考圖(tu)像核(he)典(dian)型變量、目標(biao)圖(tu)像核(he)典(dian)型變量；

第二確定(ding)單元基(ji)于mad中的權(quan)重公式對所述(shu)參考圖像核典(dian)(dian)型(xing)變(bian)量、所述(shu)目標圖像核典(dian)(dian)型(xing)變(bian)量進行篩(shai)選，確定(ding)非線性輻射控制點。

所述權重公式為：

其中：u為映射到高維特征空間的目標圖像核典型變量集合，ui為u的第i個元素，v為映射到高維特征空間的參考圖像核典型變量集合，vi是v的第i個元素，var()為方差，z為標準化后的方差，ρλi為第i個特征根，為(wei)卡方檢驗，pr(nochange)為(wei)不(bu)變像素點的(de)概率值(zhi)，n為(wei)重疊區域的(de)點的(de)個數。

校(xiao)正模塊(kuai)(kuai)5，用于根(gen)據(ju)所(suo)述(shu)非(fei)線性輻(fu)射控(kong)制點(dian)對(dui)所(suo)述(shu)目(mu)標圖像(xiang)各階(jie)段像(xiang)素點(dian)進行校(xiao)正，獲得地表(biao)反(fan)射率值；所(suo)述(shu)校(xiao)正模塊(kuai)(kuai)具體包括(kuo)：擬合單元(yuan)、校(xiao)正單元(yuan)。

擬合單元根據偏差平方(fang)和(he)最小公式對(dui)所述(shu)非(fei)線(xian)性(xing)輻射(she)控制點進行非(fei)線(xian)性(xing)關系擬合獲得(de)非(fei)線(xian)性(xing)擬合公式；

所述(shu)偏差平方和最小公式(shi)為：

其(qi)中，δi為第(di)i個(ge)(ge)(ge)非(fei)線性輻射(she)(she)控制(zhi)(zhi)(zhi)點的(de)偏(pian)差，ri為第(di)i個(ge)(ge)(ge)非(fei)線性輻射(she)(she)控制(zhi)(zhi)(zhi)點的(de)原始目標圖像(xiang)(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)(xiang)素(su)值(zhi)，f(ri)為將第(di)i個(ge)(ge)(ge)非(fei)線性輻射(she)(she)控制(zhi)(zhi)(zhi)點的(de)原始目標圖像(xiang)(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)(xiang)素(su)值(zhi)代入擬合的(de)非(fei)線性關系表(biao)達式后，計算(suan)得到(dao)的(de)像(xiang)(xiang)(xiang)素(su)值(zhi)，si為第(di)i個(ge)(ge)(ge)非(fei)線性輻射(she)(she)控制(zhi)(zhi)(zhi)點對應的(de)參(can)考圖像(xiang)(xiang)(xiang)像(xiang)(xiang)(xiang)素(su)值(zhi)，r為非(fei)線性輻射(she)(she)控制(zhi)(zhi)(zhi)點的(de)總個(ge)(ge)(ge)數。

校正(zheng)單元根據(ju)所述非線性擬合(he)公式對所述目標(biao)圖(tu)像各(ge)波(bo)段像素點進行校正(zheng)，獲得地表反射率。

本說(shuo)明書中各個實(shi)(shi)施(shi)(shi)(shi)例(li)采用遞(di)進的(de)方式(shi)描述，每個實(shi)(shi)施(shi)(shi)(shi)例(li)重點說(shuo)明的(de)都是與(yu)其(qi)他實(shi)(shi)施(shi)(shi)(shi)例(li)的(de)不同之處(chu)，各個實(shi)(shi)施(shi)(shi)(shi)例(li)之間相同相似部分互相參(can)見(jian)即(ji)(ji)可。對于(yu)實(shi)(shi)施(shi)(shi)(shi)例(li)公(gong)開(kai)的(de)系統而言，由于(yu)其(qi)與(yu)實(shi)(shi)施(shi)(shi)(shi)例(li)公(gong)開(kai)的(de)方法相對應(ying)，所以描述的(de)比較(jiao)簡單，相關(guan)之處(chu)參(can)見(jian)方法部分說(shuo)明即(ji)(ji)可。

本(ben)(ben)文中應(ying)(ying)用(yong)了(le)(le)具體(ti)個(ge)例(li)(li)對本(ben)(ben)發(fa)明(ming)的(de)規則(ze)及(ji)實施(shi)方(fang)式(shi)進行了(le)(le)闡(chan)述，以上實施(shi)例(li)(li)的(de)說明(ming)只是用(yong)于幫助理解本(ben)(ben)發(fa)明(ming)的(de)方(fang)法(fa)及(ji)其(qi)核(he)心(xin)思(si)想；同時，對于本(ben)(ben)領域(yu)的(de)一般技術人員，依(yi)據本(ben)(ben)發(fa)明(ming)的(de)思(si)想，在(zai)具體(ti)實施(shi)方(fang)式(shi)及(ji)應(ying)(ying)用(yong)范圍上均(jun)會有改變之處。綜上所述，本(ben)(ben)說明(ming)書(shu)內容不(bu)應(ying)(ying)理解為對本(ben)(ben)發(fa)明(ming)的(de)限制。