[发明专利]基于地形改正的卫星影像虚假地形感知现象改正方法

说明书

技术领域

本发明属于测绘产品之一的正射影像产品自动化生产技术领域，尤其涉及一种基于地形改正的卫星影像虚假地形感知现象改正方法。

背景技术

近年来，随着数字地球的发展，众多国际国内公司、企业及政府部门相继推出了各具特色的地理信息服务平台。此类平台中使用的底图数据大部分来源于可见光遥感影像，如LANDSAT系列、SPOT系列、IKONOS、Quick Bird等。可见光遥感卫星一般使用太阳同步回归轨道，成像时间一般为过境地方时的上午，此时太阳位于东南方向，高大山脊等地物产生的阴影会出现在它的西北方向^[1-4]。由于地图通常采用上北、下南、左西、右东的方式表达地理方位，在可见光遥感影像地图上，阴影就出现在了山脊的左上方。人类日常生活中，太阳光线永远位于物体的上方，并在物体的下方产生阴影，导致人类在大脑中形成阴影永远位于物体下方的定势思维^[5,6]。因此在对遥感影像地图进行判读时，人们认为阴影来源于地图上阴影上方的物体，并由此判断阴影上方区域为高程突出区域，实际情况却是高程突出区域位于阴影的下方，导致人们把山谷误认为山脊，反之亦然，这就是可见光遥感影像的虚假地形感知现象(False Topographic Perception Phenomenon,FTPP)。虚假地形感知现象会造成人对影像中真实地形的错误理解，若不进行恰当处理，会导致公众对影像产品的真实性和可靠性产生质疑，甚至导致在重大决策中出现错误。因此，对虚假地形感知现象进行改正是非常有必要的。

形成虚假地形感知现象的原因大致可归为观察者视角、地表特征、光照方向3类。据此，可将现有改正方法分为以下几类：1)基于观察者视角的改正方法。以Saraf^[7]将影像旋转180°的方法为代表，通过变换观察者视角来改正虚假地形感知现象。2)基于地表特征的改正方法。通过将原始地形反转或添加正向地形信息来获得正确的立体视觉效果，如灰度反转法^[7]、亮度分量反转法^[1]、阴影模型替代法^[2]、小波变换融合法^[8]、阴影模型叠加法^[9]等。3)基于光照方向的改正方法。章皖秋等^[10]引入地形改正中的cosine模型，将光照由东南方改为竖直方向，再由竖直方向改为西北方向，达到改正反立体的目的。4)其它改正方法。以人工处理法为代表，主要依靠图像处理软件对影像进行处理，如Patterson^[11]使用的Photoshop中仿制图章工具等。

文中涉及的参考文献如下：

[1]Saraf,A.K.,Sinha,S.T.,Ghosh,P.,&Choudhury,S.(2007).A new technique to remove false topographic perception phenomenon and its impacts in image interpretation.International Journal of Remote Sensing,28(5),811-821.

[2]Saraf,A.K.,Ghosh,P.,Sarma,B.,&Choudhury,S.(2005).Cover:Development of a new image correction technique to remove false topographic perception phenomena.International journal of remote sensing,26(8),1523-1529.

[3]Patterson,T.(2002).Getting real:Reflecting on the new look of National Park Service maps.Cartographic perspectives,(43),43-56.

[4]Rudnicki,W.(2000).The new approach to the relief shading applied in the satellite image maps.Proceedings of High Mountain Cartography,18,105-106.

[5]Ramachandran,V.S.(1988).Perception of shape from shading.Nature.