2024基于阈值法的遥感影像云雾分割规程

基于阈值法的遥感影像云雾分割规程

PAGE\*ROMAN

II

目录

前言 II

一、范围 1

二、规范性引用文件 1

三、术语、定义和缩略语 1

四、基本规定 2

PAGE

1

一、范围

本标准规定了基于阈值法的遥感影像云雾分割基础要求。

本标准适用于需进行在轨影像云雾识别工作的地面分辨率优于1m的光学遥感卫星。

二、规范性引用文件

下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款，凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改（不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准。然而，鼓励根据本标准达成的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB/T

14950-2009

摄影测量与遥感术语

GB/T

32453-2015

卫星对地观测数据产品分类分级规则

GB/T

36297-2018

光学遥感载荷性能外场测试评价指标

GB/T

38935-2020

光学遥感器在轨成像辐射性能评价方法

GB/T

35222-2017

地面气象观测规范云

三、术语、定义和缩略语

1、图像增强

将原来不清晰的图像变得清晰或强调某些感兴趣的特征，抑制不感兴趣的特征，使之改善图像质量、丰富信息量，加强图像判读和识别效果的图像处理方法。

2、开窗滑动

开窗函数是在满足某种条件的记录集合上执行的特殊函数。对于每条记录都要在此窗口内执行函数，有的函数随着记录不同，窗口大小都是固定的，这种属于静态窗口；有的函数则相反，不同的记录对应着不同的窗口，这种动态变化的窗口叫滑动窗口。开窗函数的本质还是聚合运算，只不过它更具灵活性，它对数据的每一行，都使用与该行相关的行进行计算并返回计算结果。

根据遥感影像通过像片解译的方式，标注目标作为真值，用于模型训练及精度评定。

3、阈值

又叫临界值，是指一个效应能够产生的的最低值或最高。

4、下垫面

指与大气下层直接接触的地球表面。大气圈以地球的水陆表面为其下界，称为大气层的下垫面。它包括陆地、海洋、湿地、沙漠、不同植被区、地形区等。

5、积云

垂直向上发展的、顶部呈圆弧形或圆弧形重叠凸起，而底部几乎是水平的云块。积云是由气块上升、水汽凝结而成。

6、卷云

具有丝缕状结构，柔丝般光泽，分离散乱的云。通常白色无暗影，呈丝条状、羽毛状、马尾状、钩状、团簇状、片状等。

7、层云

低而均匀的云层，像雾，但不接地，呈灰色或灰白色。

四、基本规定

1、基本原理

阈值法是根据各个不同地物在不同波段上的光谱特性，设置某一阈值来对云和下垫面进行分割。云雾在可见光及近红外波段上有较高反射率，在遥感影像上表现为高亮区域，而大部分地物相较云而言反射率较低。因此可使用某一阈值将云与下垫面进行区分。

2、具体步骤

获取基底影像

基底影像为区分云和下垫面的基础影像，基底影像的获取方式包括：（1）所有光谱均值；（2）不同权重下的光谱均值；（3）RGB转HSI变换影像，使用S和I成分进行计算。

图像增强

对基底影像应进行图像增强，增大云与下垫面的反差。图像增强方法包括但不限于：直方图均衡化、拉普拉斯增强、Gamma变换、滤波等。

阈值选取

阈值提取方法可选用经典OTSU阈值法，或修正后的OTSU。大于该阈值的判断为云区，像元值给定为255，其余判定为非云区，像元值给定为0。

根据初始阈值提取到的云区图像为一幅二值图像，其结果为初始结果。

边缘优化

根据光谱信息的阈值提取仅对不透明的亮度较高的厚云效果较好。厚云边缘过渡的半透明的薄云通常亮度较低，且混合了地物的光谱和纹理信息。

根据初始结果提取边缘信息，针对边缘像素使用开窗滑动的方式判定邻域像元与中心像元的差异，当邻域像元的亮度值高于中心像元亮度值的T倍时，将该邻域像元判定为边缘薄云，加入至初始影像中。其中T在0.5-0.8之间。

形态学处理

提取出来的云区域会有细小的噪点和空洞，通过形态学中的开闭运算去