[发明专利]一种卫星图像序列云区修补方法和装置

说明书

本申请实施例提出一种卫星图像序列云区修补方法和装置。实现方案为：从目标区域的多张多光谱图像中分别识别并扩大云区域和云下阴影区域，生成多张单波段图像；根据各单波段图像之间的相似度，计算修补多光谱图像所需要的参考图像及修补顺序；根据单波段图像对应的云掩膜图像，确定多光谱图像的修补区域；根据修补顺序，将多光谱图像的修补区域的像素值，替换为参考图像的非云区域的像素值，得到替换修补图像；记录修补区域中每张多光谱图像对应的各参考图像的编号值，得到替换参考掩膜图像；通过泊松融合对目标区域中的各替换修补图像和各替换参考掩膜图像进行云修补。本申请提高了卫星图像序列云区修补的效率和准确度。

技术领域

本申请涉及遥感图像处理技术，尤其涉及一种卫星图像序列云区修补方法和装置。

背景技术

云在遥感卫星图像中具有较高的辐射亮度。卫星影像在成像过程中由于受到云层遮挡，导致原地物光谱失真，影响遥感数据产品的生产与应用。云区的检测与修补一直是遥感图像处理中的重要课题。早期云检测与修补技术由于受遥感数据来源限制而多基于单幅或少量图像，云检测与云区修补的精度有限。随着遥感技术的发展与投入运行的遥感卫星的增加，目前可以获取的卫星数据已有海量的规模。利用现有海量历史遥感数据，基于定量遥感理论反演云与云下阴影的分布，基于同区域海量历史影像插补云与云下阴影区域，获取高质量无云遥感图像成为目前遥感数据预处理的研究热点。

发明内容

本申请实施例提供一种卫星图像序列云区修补方法和装置，以解决现有技术中的一个或多个技术问题。

第一方面，本申请实施例提供了一种卫星图像序列云区修补方法，包括：

从目标区域的多张多光谱图像中分别识别并扩大云区域和云下阴影区域，生成多张单波段图像；

根据各单波段图像之间的相似度，计算修补多光谱图像所需要的至少一个参考图像，以及各参考图像的修补顺序，参考图像选自于多张多光谱图像中一张或多张；

根据单波段图像对应的云掩膜图像，确定多光谱图像的修补区域；

根据修补顺序，将多光谱图像的修补区域的像素值，替换为参考图像的非云区域的像素值，得到替换修补图像；

记录修补区域中每张多光谱图像对应的各参考图像的编号值，得到替换参考掩膜图像；

通过泊松融合对目标区域中的各替换修补图像和各替换参考掩膜图像进行云修补。

在一种实施方式中，从目标区域的多张多光谱图像中分别识别并扩大云区域和云下阴影区域，生成多张单波段图像，包括：

从多光谱图像中识别云区域和云下阴影区域，生成待选云掩膜图像；

将待选云掩膜图像中小于第一预设像素值的云区域和云下阴影区域重新标记为清晰地表，将小于第二预设像素值的清晰地表重新标记为云区域；

将重新标记的云区域以半径不超过第一扩展像素的尺度膨胀，并将重新标记的云下阴影区域以半径不超过第二扩展像素的尺度膨胀，获得云掩膜图像。

在一种实施方式中，根据各单波段图像之间的相似度，计算修补多光谱图像所需要的至少一个参考图像，以及各参考图像的修补顺序，包括：

对多张多光谱图像和多张云掩膜图像，按照预设波段采用最近邻插值法，生成各单波段图像的缩略图和各云掩膜图像的缩略图；

根据各单波段图像的缩略图，计算各单波段图像之间的相似度；

根据各参考图像与单波段图像的相似度排序，依次使用参考图像的缩略图中的非云区域像素，填充单波段图像对应的多光谱图像中的标记区域，标记区域由单波段图像对应的云掩膜图像的缩略图标记；

在标记区域被填充完毕或填充区域不再减少的情况下，记录填充过程中用到的参考图像和对应的修补顺序。