[发明专利]一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法

说明书

本发明涉及一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法，包括以下步骤：1)获取周期间隔短且覆盖同一地区的Landsat 7ETM+的两景条带影像，其中，一景作为待修复影像，另一景作为填补影像；2)获取待修复影像的灰度直方图，确定其灰度阈值，并根据此灰度阈值进行粗匹配；3)对粗匹配后的待修复影像采用最小二乘影像匹配进行精匹配，并根据最小二乘影像匹配得到的辐射畸变改正参数，计算待修复影像条带处对应的像元值。与现有技术相比，本发明具有适用于地表形变区、无需预先配准、修复效果好等优点。

技术领域

本发明涉及条带影像修复领域，尤其是涉及一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法。

背景技术

2003年5月31日，Landsat 7ETM+机载扫描行校正器(ScanLinesCorrector，简称SLC)发生故障，导致获取的图像出现数据重叠和大约22％的数据丢失，因而在2003-2013年期间近10年的Landsat7影像存在异常，给这期间相关研究造成困难。大部分Landsat7影像条带修复研究都是针对没有地表形变的研究区域，包括 USGS(U.S.Geological Survey)在2004年提出的基于ENVI软件的多种条带修复方法，都无法在地表形变区域得到良好的修复结果。地表形变主要表现为地震、山体滑坡、冰川运动等现象，在影像成像时间间隔内同名地物点间产生了一定的位移量，如果直接采用以往的研究算法，则恢复出来的地物会产生错位现象。极地冰川一直处于不断的运动状态，其物质流失对全球海平面上升起着至关重要的影响。 Landsat影像是极地冰川研究的重要数据来源，将近10年的影像存在条带现象，极大地影响冰川研究。本文以南极冰川区域为例，选取该区域的Landsat 7影像进行条带修复，有助于冰川表面的流速计算以及冰架表面特征提取等进一步利用。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法，包括以下步骤：

1)获取周期间隔短且覆盖同一地区的Landsat 7ETM+的两景条带影像，其中，一景作为待修复影像，另一景作为填补影像；

2)获取待修复影像的灰度直方图，确定其灰度阈值，并根据此灰度阈值进行粗匹配；

3)对粗匹配后的待修复影像采用最小二乘影像匹配进行精匹配，并根据最小二乘影像匹配得到的辐射畸变改正参数，计算待修复影像条带处对应的像元值。

所述的步骤2)中，灰度阈值的确定方法如下：

在待修复影像上获取无明显特征点区域的灰度范围，取其灰度最小值为灰度阈值。

所述的步骤2)中，进行粗匹配的具体步骤为：

21)设定待修复影像的模板窗口尺寸以及填补影像的搜索窗口尺寸；

22)当模板窗口中所有像素的像元值均大于灰度阈值，则采用频率域互相关匹配法进行粗匹配；

23)当模板窗口中含有像元值小于灰度阈值的像素，则采用空间域归一化互相关匹配法进行粗匹配。

所述的步骤23)中，空间域归一化互相关匹配法中相似性测度的相关函数 CC(i,j)的计算式为：

其中，s为搜索窗口，r为模板，(i,j)为搜索窗口的位置，(k,l)为模板的位置，μ_r为模板窗口除条带区域外的所有像素的灰度平均值，μ_s为搜索窗口除条带区域外的所有像素的灰度平均值，

所述的步骤22)中，频率域互相关匹配法中的互相关系数CC(i,j)的计算式为：