专利名称：一种任意传感器数量的时空定量遥感融合方法
技术领域：
本发明涉及定量遥感信息处理技术领域，尤其是涉及ー种任意传感器数量的时空定量遥感融合方法，对于具有时空互补信息的任意传感器获取的定量遥感产品，可以通过同时融合任意传感器不同尺度的定量遥感产品以达到同时具有高时空分辨率的目的。
背景技术：
由于技术和资金的限制，遥感仪器在设计时需要权衡时间分辨率和空间分辨率，获取的遥感数据及其反演的定量遥感产品都无法同时具有高时空分辨率特征。例如静止卫星(GOES)温度产品的时间分辨率最高达到15分钟，却具有至少4千米的空间分辨率；而极地卫星(Terra/MODIS)具有时间分辨率为一天、空间分辨率为1000米的陆表温度产品；空间分辨率更好的Landsat温度产品(约100米)，时间分辨率却为16天。因此，利用影像融合技术可以在不改变现有观测系统的条件下充分利用多传感器影像中时空互补信息，提高遥感影像的空间分辨率和时间分辨率，有效提升影像的解译能力与应用潜力，具有重要的研究意义和应用价值。常用的遥感影像时空融合技术主要是针对两种传感器数据进行融合，通过融合具有较高空间分辨率的遥感数据和具有较高时间分辨率的遥感数据得到同时具有较高时空分辨率的遥感数据。两两融合也有侧重，第一类以较高空间分辨率数据为主，融合其他时间分辨率较高的遥感数据，主要有时空自适应反射率融合模型(STARFM)、基于回归树融合、半物理时空信息融合、基于混合像元分解的时空融合等，这些方法主要融合Landsat和MODIS(或MERIS)的数据(如反射率)得到每天都有的Landsat空间分辨率的数据；第二类以高时间分辨率数据为主，融合其他空间分辨率稍高的遥感数据，大多利用辅助数据，如NDVI与LST之间的尺度不变性等，这些方法主要融合GOES和MODIS数据得到具有GOES时间分辨率和MODIS空间分辨率的数据。上述融合方法都可以在一定程度上提高遥感影像的时空分辨率。然而，一方面这些两种传感器融合的方法提高时空分辨率程度有限，往往受到辅助数据质量的影响；另一方面直接用空间尺度相差较大的数据融合(如GOES和Landsat)往往会带来较大的确定性。此外，在基于不同传感器的辐射尺度差异求解吋，很少顾及传感器硬件设计、遥感观测条件、地物类型的差别，直接影响了融合影像的求解精度；而且现有的求解方式很少顾及邻域像元的空间约束信息。因此如何在不改变现有观测条件下，利用时空融合技术最大程度同时提高遥感数据的时空分辨率，需要研究新的多传感器时空融合方法。
发明内容
本发明所要解决的问题是针对现有观测系统的技术限制，提供ー种任意数量传感器的时空定量遥感融合方法。本发明的技术方案为ー种任意传感器数量的时空定量遥感融合方法，设有n个传感器的定量遥感产品S1A2……Sn-行融合，IS1到Sn空间分辨率依次降低，时间分辨率依次升高，进ー步假设在时间序列td上能获取至少I景S1,能获取t+1景Sn,能获取数量依次增加的中间分辨率的定量遥感产品sp，p=2, 3，…，n-1，SpS2……Sn至少有ー个重返时间在b，实现融合包括以下步骤，步骤1、对定量遥感产品Sp S2……Sn进行预处理；步骤2、对定量遥感产品S1进行的分类，进行尺度辐射差异不确定性描述，构造辐射尺度差异函数如下，Fijpc=|apcχspc(xi,yj,to)+bpc-slc(xi,yj,to)|其中,观测时间为td, (Xi, Yj)为像元位置,Si。(Xi, Yj, t0)为定量遥感产品S1第c类的量化值，Spc (Xi, Yj, t0)为定量遥感产品Sp对应定量遥感产品S1第c类的量化值，apc和bp。为第c类辐射关联系数，Fijpc表示尺度辐射差异不确定性，p取值2，3，…，n-1 ；步骤3、构建遥感定量产品时空融合模型，包括在定量遥感产品S1上逐个以像元为中心像元开ー个窗ロ，设窗ロ大小为wX W，对每ー窗ロ执行以下子步骤，步骤3.1、在窗口内筛选满足以下公式的领域像元作为相似像元，
权利要求
1.一种任意传感器数量的时空定量遥感融合方法，其特征在于设有η个传感器的定量遥感产品S1、S2……Sn进行融合，从S1到Sn空间分辨率依次降低，时间分辨率依次升高， 进一步假设在时间序列V t^·· tt_1、tt上能获取至少I景S1，能获取t+i景sn，能获取数量依次增加的中间分辨率的定量遥感产品sp，p=2, 3，…，n-1，S1、S2……Sn至少有一个重返时间在h，实现融合包括以下步骤，步骤1、对定量遥感产品Sp S2……Sn进行预处理；步骤2、结合对定量遥感产品S1进行的分类，进行尺度辐射差异不确定性描述，构造辐射尺度差异函数如下，Fijpc-1 apc X Spc (Xi, Yj-, t0) +bpc_Slc (Xi, Yj-, t0)其中，观测时间为h，(Xi, Yj)为像元位置，SleO^yytci)为定量遥感产品S1第c类的量化值，Spc (Xi, Yj, t0)为定量遥感产品Sp对应定量遥感产品S1第c类的量化值，apc和bp。为第c类辐射关联系数，Fijpc表示尺度辐射差异不确定性，p=2, 3，…，η-1 ；步骤3、构建遥感定量产品时空融合模型，包括在定量遥感产SS1上逐个以像元为中心像元开一个窗口，设窗口大小为wX W，对每一窗口执行以下子步骤，步骤3.1、在窗口内筛选满足以下公式的领域像元作为相似像元，(xw/2’yw/2)\<dxls^,.'.…)其中S1(XiJi)为定量遥感产品S1上窗口内邻域像元，S1 (xw/2, yw/2)为定量遥感产品S1 上窗口内中心像元，d为常量；步骤3. 2、对窗口内相似像元赋权，计算窗口内相似像元S1 (Xi, Yj)到中心像元S1 (xw/2, yw/2)的距离Dij如下，
2.如权利要求1所述一种任意传感器数量的时空定量遥感融合方法，其特征在于空间约束先验采用高斯马尔科夫先验。
全文摘要
本发明提出一种任意传感器数量的时空定量遥感融合方法，该方法通过融合任意数量传感器的定量遥感产品生成同时具有这些传感器中最高时空分辨率的定量遥感产品。首先对定量产品进行必要的预处理；其次，对不同传感器定量产品的尺度差异不确定性进行精确表达，并结合M估计理论提高类内拟合精度，从而准确表达光谱尺度差异；再次，以最高空间分辨率产品逐个像元为中心开窗，在窗口内筛选相似像元，并结合光谱尺度差异等权重因子，构造时空融合模型；最后，利用变分框架求解。本发明充分利用不同传感器间的时空互补信息和尺度过渡效应，并顾及地物类型等较正确描述尺度差异，使得融合结果更接近真实的定量产品。且不需要任何辅助数据，易于实现。
文档编号G06T5/50GK103034988SQ20121055127
公开日2013年4月10日 申请日期2012年12月18日 优先权日2012年12月18日
发明者沈焕锋, 吴鹏海, 艾廷华 申请人:武汉大学