综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法

1.本发明涉及大气科学技术领域，尤其涉及一种综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法。


背景技术：

2.卫星遥感具有瞬时成像、信息探测范围大、空间覆盖连续和空间分辨率高的特点，能够满足生态、环境、资源和气候等多个不同领域对地球关键参数定性和定量探测的需求，弥补了传统费事耗力观测方法的不足，是目前能够实现地球陆地、海洋、大气等多个圈层快速探测的最为有效的手段之一，成为近几十年来的研究热点和重要发展方向。随着遥感技术的发展与应用，定量遥感对遥感图像质量的要求越来越高，而云作为大气中水汽的凝结物，以细小水滴或冰晶的聚合体状态，覆盖着地球表面50％～70％的面积，导致遥感影像中出现大量“盲区”，造成地物信息的丢失，严重降低地表和大气各种参数的反演精度。准确分离云和晴空像元，是卫星遥感定量反演大气和地表各种参数的必要基础。
3.卫星影像的云检测算法通常利用云的光谱特征进行检测，例如中分辨率成像光谱仪(moderate-resolution imaging spectroradiometer，modis)等多光谱传感器利用了云在可见光、红外波段的光谱特性。相较于传统的多光谱卫星观测，多角度偏振是一种探测能力更全面、维度更多的遥感手段，多角度观测大幅提高了观测数据量，在不同视角下刻画云的特征，偏振观测对大气较为敏感，能够更多地聚焦于大气信息。
4.基于云的纹理和空间特性的检测方法与光谱特征方法本质上都属于阈值法，只是检测的依据不同，光谱特征方法进行遥感图像云检测的依据是辐射值，即辐射信息，而纹理和空间特性的方法进行云检测的依据是图像的空间信息。随着遥感图像空间分辨率的提高，纹理特征在遥感图像处理过程中的作用越来越重要，而遥感图像中云的存在显著增加了辐射度的空间变化性，因此使用云的纹理和空间特性进行云检测是一个有效的途径。纹理特征法主要是利用了云和其它地物图像的空间信息特征(反映了图像的灰度性质及其空间关系)差异进行的一种云检测算法，目前该算法主要应用于中高分辨率的遥感影像数据中，低分辨率影像由于像元分辨率较低导致不同类型地表与云像元的融合现象，纹理特征很难被区分开。
5.2004年12月发射的法国parasol卫星上搭载的polder-3是具备多角度偏振探测能力的代表性传感器，polder-3在轨稳定运行了约9年的时间，于2013年10月结束探测任务。2018年5月，我国高分系列中的高分五号卫星在太原卫星发射中心成功发射，其上搭h载的多角度偏振成像仪(directional polarimetric camera,dpc)与polder-3类似，是具有多波段、多角度、强度、偏振综合探测能力的先进传感器。众多学者基于polder-3、dpc数据，发展了一系列基于光谱特征的卫星方法进行云检测，而未充分利用云和其它地物图像的空间信息特征。同时，相较于polder-3，dpc的空间分辨率由6km
×
7km提升至3.3km
×
3.3km，为对空间分辨率要求较高的基于空间纹理的云检测方法提供了可能性。如何基于我国自主研发的多角度偏振卫星传感器，发展一套综合利用光谱信息与空间信息的云检测方法，从而提
高遥感影像精度，为定量遥感提供必要的基础，是一个亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.本发明提供一种综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法，用以解决现有技术中没有适用于国产多角度偏振卫星传感器dpc/gf-5的云检测方法的问题。
7.第一方面，本发明提供一种综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法，包括：
8.获取多角度偏振成像仪像元在n层角度下的观测数据；
9.根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下的观测数据，获取多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，得到多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，其中，所述云检测结果包括云、晴空和不确定像元；
10.根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，确定所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，根据所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，确定所述多角度偏振成像仪像元是否为云；
11.其中，所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果、陆地表观压强云判识结果和陆地偏振虹云判识结果、陆地反射率比值晴空判识结果、陆地双通道标准差与平均值差异云判识结果或者陆地近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的；
12.所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的海洋近红外通道反射率云判识结果、海洋大气分子光学厚度云判识结果、海洋偏振虹云判识结果、海洋反射率比值晴空判识结果、海洋近红外标准差云判识结果或者海洋近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的；
13.所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元空间双通道标准差云判识结果确定的；
14.所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光线偏振度云判识结果或者耀光表观压强云判识结果确定的。
15.第二方面，本发明还提供一种综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测装置，包括：
16.获取模块，用于获取多角度偏振成像仪像元在n层角度下的观测数据；
17.云检测模块，用于根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下的观测数据，获取多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，得到多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测
结果，其中，所述云检测结果包括云、晴空和不确定像元；
18.计算模块，用于根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，确定所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，根据所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，确定所述多角度偏振成像仪像元是否为云；
19.其中，所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果、陆地表观压强云判识结果和陆地偏振虹云判识结果、陆地反射率比值晴空判识结果、陆地双通道标准差与平均值差异云判识结果或者陆地近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的；
20.所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的海洋近红外通道反射率云判识结果、海洋大气分子光学厚度云判识结果、海洋偏振虹云判识结果、海洋反射率比值晴空判识结果、海洋近红外标准差云判识结果或者海洋近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的；
21.所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元空间双通道标准差云判识结果确定的；
22.所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光线偏振度云判识结果或者耀光表观压强云判识结果确定的。
23.第三方面，本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如第一方面所述综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法的步骤。
24.第四方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法的步骤。
25.本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法，利用光谱特征、空间特征实现全球云像元的高精度检测，解决仅依靠光谱信息导致的陆地、海洋上空云像元漏检测问题，并且基于光谱的偏振特性解决耀光海洋上空云检测问题，克服海洋耀光高反射率信息对云检测造成的影响，有效提高检测精度。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1是本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法的流程示意图之一；
28.图2是本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法的流程示意图之二；
29.图3是本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法的多个角度检测结果融合策略示意图；
30.图4是本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测装置的结构示意图；
31.图5是本发明提供的电子设备的结构示意图。
具体实施方式
32.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
33.图1是本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法的流程示意图之一，如图1所示，本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法包括步骤110、步骤120和步骤130。
34.步骤110、获取多角度偏振成像仪像元在n层角度下的观测数据，n为大于1的正整数。
35.本发明实施例，多角度偏振成像仪可以是高分五号卫星多角度偏振成像仪，也可以是与高分五号卫星多角度偏振成像仪类似的多角度偏振成像仪，本发明对此不作限制。
36.以国产多角度偏振卫星传感器dpc/gf-5的观测数据为基础，获取多角度偏振成像仪的观测数据，由于多角度偏振成像仪对同一像元能够进行多个角度的观测，因此可以根据多角度偏振成像仪的观测数据获取每个像元在多角度偏振成像仪中不同角度下的观测数据，也即获取多角度偏振成像仪像元在n层角度下的观测数据。
37.需要说明的是，在多角度偏振成像仪能够实现的观测角度层数的范围内，可以根据具体需要设置多角度偏振成像仪观测角度的层数n的具体数值。
38.步骤120、根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下的观测数据，获取多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，得到多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，其中，所述云检测结果包括云、晴空和不确定像元。
39.可选地，所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果、陆地表观压强云判识结果和陆地偏振虹云判识结果、陆地反射率比值晴空判识结果、陆地双通道标准差与平均值差异云判识结果或者陆地近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的。
40.可选地，所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的海洋近红外通道反射率云判识结果、海洋大气分子光学厚度云判识结果、海洋偏振虹云判识结果、海洋反射率比值晴空判识结果、海洋近红外标准差云判识结果或者海洋近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的。
41.可选地，所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元判识结果是根
据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元空间双通道标准差云判识结果确定的。
42.可选地，所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光线偏振度云判识结果或者耀光表观压强云判识结果确定的。
43.本发明实施例，根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，得到多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果。
44.例如，多角度偏振成像仪像元在第一层角度下的陆地云判识结果为云，则多角度偏振成像仪像元在第一层角度下对应的云检测结果为云；多角度偏振成像仪像元在第四层角度下的不确定像元判识结果判定多角度偏振成像仪像元为不确定像元，则多角度偏振成像仪像元在第四层角度下对应的云检测结果为不确定像元。
45.云检测结果包括云、晴空和不确定像元，通过多种检测方法，对多角度偏振成像仪像元进行判别，确定多角度偏振成像仪像元在每层角度下的判别结果是云、晴空或者不确定像元，进而确定多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果。
46.步骤130、根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，确定所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，根据所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，确定所述多角度偏振成像仪像元是否为云。
47.本发明实施例，根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，确定多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数。
48.根据多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，按照预设规则，融合n层角度的多角度偏振成像仪像元云检测结果，确定多角度偏振成像仪像元是否为云。每一多角度偏振成像仪像元的被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数的和，与角度层数n相同。
49.例如，预设规则可以是，多角度偏振成像仪像元被识别为云的权重为2，多角度偏振成像仪像元被识别为晴空的权重为1，多角度偏振成像仪像元被识别为不确定像元的权重为0，取被识别为云的次数和对应的权重的乘积、被识别为晴空的次数和对应的权重的乘积以及被识别为不确定像元的次数和对应的权重的乘积中的最大值，确定多角度偏振成像仪像元是否为云。
50.即根据像元识别结果计算公式确定多角度偏振成像仪像元是否为云，其中，像元识别结果计算公式：
51.l＝max(n
cloud
×
2,n
clear
×
1,n
uncertain
×
0)
52.其中，l为像元识别结果，n
cloud
、n
clear
和n
uncertain
为多角度偏振成像仪像元在n层角度上被识别为云、晴空和不确定像元的个数。
53.需要说明的是，可以根据不同的需要设置不同预设规则，本发明对预设规则不作具体限定。
54.本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法，利用光谱特征、空间特征实现全球云像元的高精度检测，解决仅依靠光谱信息导致的陆地、海洋上空云像元漏检测问题，并且基于光谱的偏振特性解决耀光海洋上空云检测问题，克服海洋耀光高反射率信息对云检测造成的影响，有效提高检测精度。
55.本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法，在获取的dpc l1级数据的基础上，在每一层角度，对多角度偏振成像仪观测到的多角度偏振成像仪像元进行多种检测，确定每一多角度偏振成像仪观测到的多角度偏振成像仪像元在当前层角度对应的云检测结果。
56.图2是本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法的流程示意图之二，如图2所示，根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下的观测数据，获取多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，包括：步骤121和步骤122。
57.步骤121、获取海陆标识数据，根据所述海陆标识数据和所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下的观测数据，确定所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下的像元类别。
58.本发明实施例，获取海陆标识数据，根据海陆标识数据和多角度偏振成像仪像元在每层角度下的观测数据，确定多角度偏振成像仪像元在每层角度下的像元类别。
59.像元类别分别为海洋像元、陆地像元和耀光海洋像元。
60.需要说明的是，在确定多角度偏振成像仪像元在每层角度下的像元类别时，每个多角度偏振成像仪像元之间互不干扰，只根据多角度偏振成像仪像元本身来确定像元类别。
61.步骤122、根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下的像元类别，对每层角度下的多角度偏振成像仪像元执行以下步骤，包括：步骤1221、步骤1222、步骤1223和步骤1224。
62.步骤1221、在当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元类别为陆地像元的情况下，若根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果、陆地表观压强云判识结果、陆地偏振虹云判识结果和陆地反射率比值晴空判识结果中至少一项判识结果，判定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元为云或者晴空，则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的陆地云判识结果为云或者晴空，否则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元。
63.如图2所示，依次对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行蓝光反射率差异检测、表观压强检测、偏振虹检测和反射率比值检测，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果、陆地表观压强云判识结果、陆地偏振虹云判识结果和陆地反射率比值晴空判识结果。
64.其中，依次对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行不同的检测，得到判识结果，在进行判识的过程中，如果某一判识结果直接确定了当前角度下的多角度偏振成像仪像元的陆地云判识结果，则不进行后续的检测。
65.例如，在当前角度下的多角度偏振成像仪像元的陆地蓝光通道反射率云判识结果为云的情况下，直接确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元的陆地云判识结果为云，对当前角度下的多角度偏振成像仪像元不进行后续的检测。
66.在当前角度下的多角度偏振成像仪像元的陆地反射率比值晴空判识结果为晴空的情况下，直接确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元的陆地云判识结果为晴空，对当前角度下的多角度偏振成像仪像元不进行后续的检测。
67.在本发明另一些实施例中，也可以同时对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行蓝光反射率差异检测、表观压强检测、偏振虹检测和反射率比值检测，根据以上四种检测对应的判识结果，确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元为云、晴空或者不确定像元。
68.若根据当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果、陆地表观压强云判识结果、陆地偏振虹云判识结果和陆地反射率比值晴空判识结果中至少一项判识结果，判定当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元为云或者晴空，则确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元的陆地云判识结果为云或者晴空，否则确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元。
69.在当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元的情况下，通过空间窗口，对当前角度下的多角度偏振成像仪像元重新进行类别划分，并进行后续检测。
70.步骤1222、在当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元类别为海洋像元的情况下，若根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外通道反射率云判识结果、海洋大气分子光学厚度云判识结果、海洋偏振虹云判识结果和海洋反射率比值晴空判识结果中至少一项判识结果，判定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元为云或者晴空，则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的海洋云判识结果为云或者晴空，否则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元。
71.如图2所示，依次对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行近红外反射率差异检测、大气分子光学厚度检测、偏振虹检测和反射率比值检测，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外通道反射率云判识结果、海洋大气分子光学厚度云判识结果、海洋偏振虹云判识结果和海洋反射率比值晴空判识结果。
72.其中，依次对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行不同的检测，得到判识结果，在进行判识的过程中，如果某一判识结果直接确定了当前角度下的多角度偏振成像仪像元的海洋云判识结果，则不进行后续的检测。
73.例如，在当前角度下的多角度偏振成像仪像元的海洋近红外通道反射率云判识结果为云的情况下，直接确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元的海洋云判识结果为云，对当前角度下的多角度偏振成像仪像元不进行后续的检测。
74.在当前角度下的多角度偏振成像仪像元的海洋反射率比值晴空判识结果为晴空的情况下，直接确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元的海洋云判识结果为晴空，对当前角度下的多角度偏振成像仪像元不进行后续的检测。
75.在本发明另一些实施例中，也可以同时对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行近红外反射率差异检测、大气分子光学厚度检测、偏振虹检测和反射率比值检测，根据以上四种检测对应的判识结果，确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元为云、晴空或者不确定像元。
76.在当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元的情况下，通过空间窗口，对当前角度下的多角度偏振成像仪像元重新进行类别划分，并进行后续检测。
77.步骤1223、在当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元类别为耀光海洋像元的
情况下，若根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的耀光线偏振度云判识结果和耀光表观压强云判识结果中至少一项判识结果，判定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元为云，则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的耀光海洋云判识结果为云，否则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的不确定像元判识结果；
78.如图2所示，依次对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行线偏振度检测和表观压强检测，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的耀光线偏振度云判识结果和耀光表观压强云判识结果。
79.其中，依次对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行不同的检测，得到判识结果，在进行判识的过程中，如果某一判识结果直接确定了当前角度下的多角度偏振成像仪像元的耀光海洋云判识结果，则不进行后续的检测。
80.例如，在当前角度下的多角度偏振成像仪像元的耀光线偏振度云判识结果为云的情况下，直接确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元的海洋云判识结果为云，对当前角度下的多角度偏振成像仪像元不进行后续的检测。
81.在本发明另一些实施例中，也可以同时对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行线偏振度检测和表观压强检测，根据以上检测对应的判识结果，确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元为云或者不确定像元。在当前角度下的多角度偏振成像仪像元为云的情况下，确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元的海洋云判识结果为云，在当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元的情况下，确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元的不确定像元判识结果。
82.步骤1224、在所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元的情况下，按照预设窗口大小建立以所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为中心的空间窗口，确定所述空间窗口包含的多个标识像元，并执行以下步骤，包括：步骤12241、步骤12242、步骤12243。
83.如图2所示，步骤1224包括步骤12241、步骤12242、步骤12243，在经过蓝光反射率差异检测、表观压强检测、偏振虹检测、反射率比值检测、近红外反射率差异检测和大气分子光学厚度检测之后，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元，对不确定像元，以不确定像元为中心，建立以所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为中心的m
×
m大小的空间窗口，确定所述空间窗口包含的多个标识像元，通过空间窗口内的多个标识像元分别对应的像元类别，重新确定不确定像元的像元类别。
84.其中，预设窗口大小可以根据实际需求来确定，例如预设窗口大小可以设置为3
×
3，或5
×
5。即空间窗口的大小可以设置为3
×
3，也可以设置为5
×
5，本发明在此不作具体限定。
85.需要说明的是，所述空间窗口包含的多个标识像元中也包含该不确定像元。即该不确定像元是多个标识像元中的一个。
86.在本发明实施例中，在单个多角度偏振成像仪像元的判识过程中，并不容易通过蓝光反射率差异检测、表观压强检测、偏振虹检测、反射率比值检测、近红外反射率差异检测和大气分子光学厚度检测来得到处于云边缘区域的多角度偏振成像仪像元的云检测结果，在此情况下，通过增加空间窗口，对不确定像元的像元类别重新进行确定，进而根据重新确定的像元类别来实现云边缘区域的云检测。
87.步骤12241、在所述空间窗口的每一所述标识像元的像元类别为陆地像元的情况下，确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的类别是陆地像元，若根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地双通道标准差与平均值差异云判识结果，和，陆地近红外反射率与最小值差异云判识结果中的至少一项判识结果判定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元为云，则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的陆地云判识结果为云，否则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元。
88.步骤12242、在所述空间窗口的每一所述标识像元的像元类别为海洋像元的情况下，确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的类别是海洋像元，若根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外标准差云判识结果，和，海洋近红外反射率与最小值差异云判识结果中的至少一项判识结果，判定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元为云，则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的海洋云判识结果为云，否则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元。
89.步骤12243、在所述空间窗口中的标识像元的像元既包括海洋像元又包括陆地像元的情况下，确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的类别是混合像元，若根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的混合像元空间双通道标准差云判识结果，判定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元为云，则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的混合像元判识结果为云，否则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元。
90.本发明实施例，在步骤12241、步骤12242和步骤12243中，确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元，则确定当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的不确定像元判识结果。
91.可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果通过如下步骤得到：
92.获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元最小观测天顶角的蓝光波段表观反射率数据，进行大气分子散射校正；
93.通过蓝光通道反射率阈值法对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果。
94.需要说明的是，在陆地上空，大多数地物在蓝光波段具有较低的反射率，而云反射率较高，因此利用蓝光波段的反射率差异可以有效地区分云与晴空像元。
95.可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地表观压强云判识结果通过如下步骤得到：
96.获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的763nm、765nm表观反射率数据及观测几何数据，计算当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的表观压强；
97.获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的865nm、670nm表观反射率数据及观测几何数据，计算当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的归一化植被指数；
98.根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的表观压强和归一化植被指数，对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地表观压强云判识结果。
99.需要说明的是，表观压强检测是利用云与晴空地物的高度差异来进行云检测，晴
空像元的表观压强约为地表压强(标准海平面高度处压强约为1013hpa)，数值较高，而云处于一定的高度，表观压强数值较低。因此，云层越高越有利于表观压强判据的检测，即使该云层较薄。
100.可选地，表观压强的计算公式为：
[0101][0102][0103]
其中，p0为海平面压强1013.25hpa，c、a1、a2、a3和a4为多项式拟合系数，分别为192.33，-837.93，1376.38，-1022.08，288.35，r
763
、r
765
为763nm、765nm表观反射率，为763nm、765nm大气分子散射反射率，m为大气质量数。
[0104]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地偏振虹云判识结果通过如下步骤得到：
[0105]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的865nm偏振分量数据及观测几何数据，计算偏振反射率以及校正所述观测几何数据；
[0106]
根据散射角度在135
°
到150
°
范围内的所述偏振反射率，对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地偏振虹云判识结果。
[0107]
可选地，偏振反射率的计算公式如下：
[0108][0109]r′
p865
＝(μs+μv)
×rp865
[0110]
其中，r
q865
、r
u865
为865nm的偏振q分量和u分量，r
p865
为865nm偏振反射率，r
′
p865
为经过观测几何校正的偏振反射率。
[0111]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地反射率比值晴空判识结果通过如下步骤得到：
[0112]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的865nm、443nm表观反射率数据及观测几何数据，并计算反射率比值；
[0113]
根据反射率比值法对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地反射率比值晴空判识结果。
[0114]
需要说明的是，一般陆地像元的反射率在可见光-近红外通常具有一定的变化特性，且近红外波段反射显著高于短波段，而云像元的反射率则在可见光-近红外上保持稳定，因此利用反射率比值可以区分云与地物。
[0115]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外通道反射率云判识结果通过如下步骤得到：
[0116]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的近红外波段表观反射率数据及观测几何数据，并校正大气分子散射；
[0117]
根据近红外通道反射率阈值法对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判
识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外通道反射率云判识结果；
[0118]
需要说明的是，在海洋上空，水体在近红外波段具有较低的反射率，而云反射率较高，因此利用近红外波段的反射率差异可以有效地区分云与晴空像元。
[0119]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋大气分子光学厚度云判识结果通过如下步骤得到：
[0120]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的490nm偏振分量数据及观测几何数据，并计算偏振反射率以及大气分子光学厚度；
[0121]
根据散射角度在80
°
到120
°
范围内的所述大气分子光学厚度对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋大气分子光学厚度云判识结果。
[0122]
可选地，大气分子光学厚度计算公式如下：
[0123][0124]
其中，τ
490
为490nm大气分子光学厚度，r
p490
为490nm偏振反射率。
[0125]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋偏振虹云判识结果通过如下步骤得到：
[0126]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的865nm偏振分量数据及观测几何数据，计算偏振反射率以及校正所述观测几何数据；
[0127]
根据散射角度在135
°
到150
°
范围内的所述偏振反射率，对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋偏振虹云判识结果；
[0128]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋反射率比值晴空判识结果通过如下步骤得到：
[0129]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的865nm、443nm表观反射率数据及观测几何数据，并计算反射率比值；
[0130]
根据反射率比值法对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行逐角度云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋反射率比值晴空判识结果。
[0131]
需要说明的是，一般海洋像元的反射率在可见光-近红外通常具有一定的变化特性，且近红外波段反射显著低于短波段，而云像元的反射率则在可见光-近红外上保持稳定，因此利用反射率比值可以区分云与地物。
[0132]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的耀光线偏振度云判识结果通过如下步骤得到：
[0133]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的865nm偏振分量数据及观测几何数据，计算耀光角以及线偏振度；
[0134]
根据耀光角度在0
°
到30
°
范围内的线偏振度对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的耀光线偏振度云判识结果。
[0135]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的耀光表观压强云判识结果通过如下步骤得到：
[0136]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的763nm、765nm表观反射率数据及观测几何数据，计算表观压强；
[0137]
根据表观压强法对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的耀光表观压强云判识结果。
[0138]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地双通道标准差与平均值差异云判识结果通过如下步骤得到：
[0139]
获取前角度下的多角度偏振成像仪像元的443nm、763nm表观反射率数据，得到每一所述标识像元对应的反射率数据，并根据每一所述标识像元对应的反射率数据，计算当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差与平均值；
[0140]
根据当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差和平均值的差异，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地双通道标准差与平均值差异云判识结果。
[0141]
例如，通过当前角度下的多角度偏振成像仪像元的平均值公式来得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元的平均值，当前角度下的多角度偏振成像仪像元的平均值公式如下：
[0142][0143]
其中，r
1,1
为m
×
m窗口中第1行第1列像元的反射率，r
1,2
为m
×
m窗口中第1行第2列像元的反射率，r
m,m
为m
×
m窗口中第m行第m列像元的反射率。
[0144]
通过当前角度下的多角度偏振成像仪像元的标准差公式来得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元的标准差，当前角度下的多角度偏振成像仪像元的标准差公式如下：
[0145][0146]
其中，r
1,1
为m
×
m窗口中第1行第1列像元的反射率，r
1,2
为m
×
m窗口中第1行第2列像元的反射率，r
m,m
为m
×
m窗口中第m行第m列像元的反射率，mean为m
×
m窗口中m
×
m个像元的平均值。
[0147]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地近红外反射率与最小值差异云判识结果通过如下步骤得到：
[0148]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的763nm表观反射率数据，得到每一所述标识像元对应的反射率数据，并根据每一所述标识像元对应的反射率数据，计算当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的最小值；
[0149]
根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率与最小值的差异，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地近红外反射率与最小值差异云判识结果。
[0150]
需要说明的是，根据每一所述标识像元对应的反射率数据，可以确定空间窗口中的标识像元对应的反射率数据的最小值，从而得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的最小值。
[0151]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外标准差云判
识结果通过如下步骤得到：
[0152]
读取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的763nm表观反射率数据，得到每一所述标识像元对应的反射率数据，并根据每一所述标识像元对应的反射率数据，计算当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差；
[0153]
根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外标准差云判识结果。
[0154]
需要说明的是，根据每一所述标识像元对应的反射率数据，计算空间窗口中多个标识像元对应的标准差，从而得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差。
[0155]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外反射率与最小值差异云判识结果通过如下步骤得到：
[0156]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的763nm表观反射率数据，得到每一所述标识像元对应的反射率数据，并根据每一所述标识像元对应的反射率数据，计算当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的最小值；
[0157]
根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率与最小值的差异，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外反射率与最小值差异云判识结果。
[0158]
需要说明的是，根据每一所述标识像元对应的反射率数据，可以确定空间窗口中的标识像元对应的反射率数据的最小值，从而得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的最小值。
[0159]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的混合像元空间双通道标准差云判识结果通过如下步骤得到：
[0160]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的443nm、763nm表观反射率数据以及海陆标识数据，获取每一所述标识像元的反射率数据以及海陆标识数据，并根据所述每一所述标识像元的反射率数据以及海陆标识数据，计算当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差；
[0161]
根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的混合像元空间双通道标准差云判识结果。
[0162]
需要说明的是，根据每一所述标识像元的反射率数据以及海陆标识数据，计算空间窗口中的标识像元对应的反射率的标准差，从而得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差。
[0163]
图3是本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法的多个角度检测结果融合策略示意图，如图3所示，图中灰色方块表示当前角度下的多角度偏振成像仪像元的云检测结果为云，白色方块表示当前角度下的多角度偏振成像仪像元的云检测结果为晴空，带点方块表示当前角度下的多角度偏振成像仪像元的云检测结果为不确定像元，将多层角度下的云检测结果进行融合，得到最终的云检测结果。
[0164]
图4是本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测装置的结构示意图，如图4所示，本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测装置，包括：
[0165]
获取模块410，用于获取多角度偏振成像仪像元在n层角度下的观测数据；
[0166]
云检测模块420，用于根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下的观测数据，获取多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，得到多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，其中，所述云检测结果包括云、晴空和不确定像元；
[0167]
计算模块430，用于根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，确定所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，根据所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，确定所述多角度偏振成像仪像元是否为云；
[0168]
其中，所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果、陆地表观压强云判识结果和陆地偏振虹云判识结果、陆地反射率比值晴空判识结果、陆地双通道标准差与平均值差异云判识结果或者陆地近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的；
[0169]
所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的海洋近红外通道反射率云判识结果、海洋大气分子光学厚度云判识结果、海洋偏振虹云判识结果、海洋反射率比值晴空判识结果、海洋近红外标准差云判识结果或者海洋近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的；
[0170]
所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元空间双通道标准差云判识结果确定的；
[0171]
所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光线偏振度云判识结果或者耀光表观压强云判识结果确定的。
[0172]
可选地，所述根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下的观测数据，获取多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，包括：
[0173]
获取海陆标识数据，根据所述海陆标识数据和所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下的观测数据，确定所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下的的像元类别；
[0174]
根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下的的像元类别，对每层角度下的多角度偏振成像仪像元执行以下步骤：
[0175]
在当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元类别为陆地像元的情况下，若根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果、陆地表观压强云判识结果、陆地偏振虹云判识结果和陆地反射率比值晴空判识结果中至少一项判识结果，判定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元为云或者晴空，则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的陆地云判识结果为云或者晴空，否则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元；
[0176]
在当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元类别为海洋像元的情况下，若根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外通道反射率云判识结果、海洋
大气分子光学厚度云判识结果、海洋偏振虹云判识结果和海洋反射率比值晴空判识结果中至少一项判识结果，判定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元为云或者晴空，则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的海洋云判识结果为云或者晴空，否则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元；
[0177]
在当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元类别为耀光海洋像元的情况下，若根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的耀光线偏振度云判识结果和耀光表观压强云判识结果中至少一项判识结果，判定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元为云，则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的耀光海洋云判识结果为云，否则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的不确定像元判识结果；
[0178]
在所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元的情况下，按照预设窗口大小建立以所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为中心的空间窗口，确定所述空间窗口包含的多个标识像元，并执行以下步骤：
[0179]
在所述空间窗口的每一所述标识像元的像元类别为陆地像元的情况下，确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的类别是陆地像元，若根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地双通道标准差与平均值差异云判识结果，和，陆地近红外反射率与最小值差异云判识结果中的至少一项判识结果判定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元为云，则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的陆地云判识结果为云，否则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元；
[0180]
在所述空间窗口的每一所述标识像元的像元类别为海洋像元的情况下，确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的类别是海洋像元，若根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外标准差云判识结果，和，海洋近红外反射率与最小值差异云判识结果中的至少一项判识结果，判定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元为云，则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的海洋云判识结果为云，否则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元；
[0181]
在所述空间窗口中的标识像元的像元既包括海洋像元又包括陆地像元的情况下，确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的类别是混合像元，若根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的混合像元空间双通道标准差云判识结果，判定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的像元为云，则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元的混合像元判识结果为云，否则确定所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元为不确定像元。
[0182]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果通过如下步骤得到：
[0183]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元最小观测天顶角的蓝光波段表观反射率数据，进行大气分子散射校正；
[0184]
通过蓝光通道反射率阈值法对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果；
[0185]
所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地表观压强云判识结果通过如下步骤得到：
[0186]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的763nm、765nm表观反射率数据及观测
几何数据，计算当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的表观压强；
[0187]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的865nm、670nm表观反射率数据及观测几何数据，计算当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的归一化植被指数；
[0188]
根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的表观压强和归一化植被指数，对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地表观压强云判识结果；
[0189]
所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地偏振虹云判识结果通过如下步骤得到：
[0190]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的865nm偏振分量数据及观测几何数据，计算偏振反射率以及校正所述观测几何数据；
[0191]
根据散射角度在135
°
到150
°
范围内的所述偏振反射率，对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地偏振虹云判识结果；
[0192]
所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地反射率比值晴空判识结果通过如下步骤得到：
[0193]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的865nm、443nm表观反射率数据及观测几何数据，并计算反射率比值；
[0194]
根据反射率比值法对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地反射率比值晴空判识结果。
[0195]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外通道反射率云判识结果通过如下步骤得到：
[0196]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的近红外波段表观反射率数据及观测几何数据，并校正大气分子散射；
[0197]
根据近红外通道反射率阈值法对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外通道反射率云判识结果；
[0198]
所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋大气分子光学厚度云判识结果通过如下步骤得到：
[0199]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的490nm偏振分量数据及观测几何数据，并计算偏振反射率以及大气分子光学厚度；
[0200]
根据散射角度在80
°
到120
°
范围内的所述大气分子光学厚度对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋大气分子光学厚度云判识结果；
[0201]
所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋偏振虹云判识结果通过如下步骤得到：
[0202]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的865nm偏振分量数据及观测几何数据，计算偏振反射率以及校正所述观测几何数据；
[0203]
根据散射角度在135
°
到150
°
范围内的所述偏振反射率，对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋偏振虹云判识结果；
[0204]
所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋反射率比值晴空判识结果通过如下步骤得到：
[0205]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的865nm、443nm表观反射率数据及观测几何数据，并计算反射率比值；
[0206]
根据反射率比值法对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行逐角度云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋反射率比值晴空判识结果。
[0207]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的耀光线偏振度云判识结果通过如下步骤得到：
[0208]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的865nm偏振分量数据及观测几何数据，计算耀光角以及线偏振度；
[0209]
根据耀光角度在0
°
到30
°
范围内的线偏振度对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的耀光线偏振度云判识结果；
[0210]
所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的耀光表观压强云判识结果通过如下步骤得到：
[0211]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的763nm、765nm表观反射率数据及观测几何数据，计算表观压强；
[0212]
根据表观压强法对当前角度下的多角度偏振成像仪像元进行云判识，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的耀光表观压强云判识结果。
[0213]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地双通道标准差与平均值差异云判识结果通过如下步骤得到：
[0214]
获取前角度下的多角度偏振成像仪像元的443nm、763nm表观反射率数据，得到每一所述标识像元对应的反射率数据，并根据每一所述标识像元对应的反射率数据，计算当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差与平均值；
[0215]
根据当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差和平均值的差异，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地双通道标准差与平均值差异云判识结果；
[0216]
所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地近红外反射率与最小值差异云判识结果通过如下步骤得到：
[0217]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的763nm表观反射率数据，得到每一所述标识像元对应的反射率数据，并根据每一所述标识像元对应的反射率数据，计算当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的最小值；
[0218]
根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率与最小值的差异，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的陆地近红外反射率与最小值差异云判识结果。
[0219]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外标准差云判识结果通过如下步骤得到：
[0220]
读取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的763nm表观反射率数据，得到每一所述标识像元对应的反射率数据，并根据每一所述标识像元对应的反射率数据，计算当前角
度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差；
[0221]
根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外标准差云判识结果；
[0222]
所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外反射率与最小值差异云判识结果通过如下步骤得到：
[0223]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的763nm表观反射率数据，得到每一所述标识像元对应的反射率数据，并根据每一所述标识像元对应的反射率数据，计算当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的最小值；
[0224]
根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率与最小值的差异，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的海洋近红外反射率与最小值差异云判识结果。
[0225]
可选地，所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的混合像元空间双通道标准差云判识结果通过如下步骤得到：
[0226]
获取当前角度下的多角度偏振成像仪像元的443nm、763nm表观反射率数据以及海陆标识数据，得到每一所述标识像元的反射率数据以及海陆标识数据，并根据所述每一所述标识像元的反射率数据以及海陆标识数据，计算当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差；
[0227]
根据所述当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的反射率的标准差，得到当前角度下的多角度偏振成像仪像元对应的混合像元空间双通道标准差云判识结果。
[0228]
在此需要说明的是，本发明实施例提供的上述综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测装置，能够实现上述综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法实施例所实现的所有方法步骤，且能够达到相同的技术效果，在此不再赘述。
[0229]
本发明提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测装置，利用光谱特征、空间特征实现全球云像元的高精度检测，解决仅依靠光谱信息导致的陆地、海洋上空云像元漏检测问题，并且基于光谱的偏振特性解决耀光海洋上空云检测问题，克服海洋耀光高反射率信息对云检测造成的影响，有效提高检测精度。
[0230]
图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)510、通信接口(communications interface)520、存储器(memory)530和通信总线540，其中，处理器510，通信接口520，存储器530通过通信总线540完成相互间的通信。处理器510可以调用存储器530中的逻辑指令，以执行综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法，该方法包括：获取多角度偏振成像仪像元在n层角度下的观测数据；根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下的观测数据，获取多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，得到多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，其中，所述云检测结果包括云、晴空和不确定像元；根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，确定所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，根据所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云
的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，确定所述多角度偏振成像仪像元是否为云；其中，所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果、陆地表观压强云判识结果和陆地偏振虹云判识结果、陆地反射率比值晴空判识结果、陆地双通道标准差与平均值差异云判识结果或者陆地近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的；所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的海洋近红外通道反射率云判识结果、海洋大气分子光学厚度云判识结果、海洋偏振虹云判识结果、海洋反射率比值晴空判识结果、海洋近红外标准差云判识结果或者海洋近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的；所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元空间双通道标准差云判识结果确定的；所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光线偏振度云判识结果或者耀光表观压强云判识结果确定的。
[0231]
此外，上述的存储器530中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-only memory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0232]
另一方面，本发明还提供一种计算机程序产品，所述计算机程序产品包括计算机程序，计算机程序可存储在非暂态计算机可读存储介质上，所述计算机程序被处理器执行时，计算机能够执行上述各方法所提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法，该方法包括：获取多角度偏振成像仪像元在n层角度下的观测数据；根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下的观测数据，获取多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，得到多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，其中，所述云检测结果包括云、晴空和不确定像元；根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，确定所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，根据所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，确定所述多角度偏振成像仪像元是否为云；其中，所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果、陆地表观压强云判识结果和陆地偏振虹云判识结果、陆地反射率比值晴空判识结果、陆地双通道标准差与平均值差异云判识结果或者陆地近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的；所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度
下对应的海洋近红外通道反射率云判识结果、海洋大气分子光学厚度云判识结果、海洋偏振虹云判识结果、海洋反射率比值晴空判识结果、海洋近红外标准差云判识结果或者海洋近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的；所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元空间双通道标准差云判识结果确定的；所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光线偏振度云判识结果或者耀光表观压强云判识结果确定的。
[0233]
又一方面，本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各方法提供的综合空间及光谱特征的多角度偏振卫星云检测方法，该方法包括：获取多角度偏振成像仪像元在n层角度下的观测数据；根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下的观测数据，获取多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果、海洋云判识结果、耀光海洋云判识结果、混合像元判识结果或者不确定像元判识结果，得到多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，其中，所述云检测结果包括云、晴空和不确定像元；根据所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的云检测结果，确定所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，根据所述多角度偏振成像仪像元在n层角度下被识别为云的次数、被识别为晴空的次数和被识别为不确定像元的次数，确定所述多角度偏振成像仪像元是否为云；其中，所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的陆地蓝光通道反射率云判识结果、陆地表观压强云判识结果和陆地偏振虹云判识结果、陆地反射率比值晴空判识结果、陆地双通道标准差与平均值差异云判识结果或者陆地近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的；所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的海洋近红外通道反射率云判识结果、海洋大气分子光学厚度云判识结果、海洋偏振虹云判识结果、海洋反射率比值晴空判识结果、海洋近红外标准差云判识结果或者海洋近红外反射率与最小值差异云判识结果确定的；所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的混合像元空间双通道标准差云判识结果确定的；所述多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光海洋云判识结果是根据多角度偏振成像仪像元在每层角度下对应的耀光线偏振度云判识结果或者耀光表观压强云判识结果确定的。
[0234]
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0235]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该
计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0236]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。