[发明专利]一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法

摘要

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。

主权项

1.一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法，其特征在于，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。

2.根据权利要求1所述的一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法，其特征在于，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。

3.根据权利要求2所述的一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法，其特征在于，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。

4.根据权利要求3所述的一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法，其特征在于，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。

5.根据权利要求3所述的一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法，其特征在于，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：

CC(i,j)＝IFFT(F(u,v)G^*(u,v))

其中，F(u,v)为待修复影像匹配窗口由快速傅立叶变换计算表示，G^*(u,v)为填补影像匹配窗口由快速傅立叶变换的共轭复数，IFFT为快速傅立叶逆变换。

6.根据权利要求5所述的一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法，其特征在于，所述的步骤22)中，随机选取灰度直方图中的像元值赋值给条带像元，保证快速傅立叶变换的模板中不存在0值。

7.根据权利要求1所述的一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法，其特征在于，所述的步骤3)具体包括以下步骤：

31)考虑线性灰度畸变，获取最小二乘影像匹配的误差v：

v＝c₁dh₀+c₂dh₁+c₃da₀+c₄da₁+c₅da₂+c₆db₀+c₇db₁+c₈db₂‑Δg

h₀和h₁的初值为：

其中，c₁、c₂、c₃、c₄、c₅、c₆、c₇、c₈为误差方程式系数，h₀、h₁为辐射畸变改正参数，a₀、a₁、a₂、b₀、b₁、b₂为仿射变换系数，Δg为灰度差，mean(p)为待修复影像搜索窗口内有效像元值的平均值，mean(f)为填补影像模板窗口内有效像元值的平均值；

32)根据待修复影像与填补影像的同名像元之间的线性关系，计算待修复影像中每一个条带覆盖的像元的真实灰度值p_t，其计算式为：

p_t＝af_t+b

其中，p_t为待修复影像中条带覆盖的像元的灰度值，f_t为填补影像在同名像元位置的灰度值，a、b为待定系数，其值为最小二乘匹配中使得误差v最小时对应的辐射畸变改正参数和

8.根据权利要求3所述的一种考虑地表形变的Landsat 7条带影像修复方法，其特征在于，所述的步骤21)中，待修复影像的模板窗口尺寸为三倍最大条带宽度，所述的填补影像的搜索窗口尺寸大于待修复影像的模板窗口。