本技术公开了一种基于多光谱的遥感图像时空融合方法,包括以下步骤:(1)利用开源网站获取Landsat影像和MODIS影像并进行预处理;(2)构建时空融合中的PLSR回归关系;(3)选择最优PLS成分数OPC;(4)自适应剩余补偿ARC;(5)获取最终的预测结果;本发明提高了预测结果的准确性。
背景技术
随着过去几十年来大量卫星的发射,大量数据的积累为整合来自不同传感器的数据,以高空间和高时间分辨率观测地球表面提供了机会。由于两种分辨率之间固有的权衡,以及技术和预算的限制,这对单一的卫星传感器来说是最具挑战性的。例如,Landsat系列和Sentinel-2能够以精细的空间分辨率(10~30米,以下称为精细图像)获取具有精细空间细节的图像。然而,它们的长重访周期(5~16天)和云层污染严重降低了它们的观测频率和数据质量。另一方面,高级甚高分辨率辐射计(AVHRR)、中分辨率成像光谱仪(MODIS)和可见光红外成像辐射计套件(VIIRS)可以提供每日观测。然而,它们粗糙的空间分辨率(250~1000米,以下简称粗图像)阻碍了它们在异质地区的应用。这种不完善性促进了近年来众多时空融合方法的发展,以满足各种应用对高空间和时间分辨率数据的需求。
时空融合方法旨在通过结合两个或多个传感器数据的优势,生成具有高空间分辨率和高时间分辨率的综合图像,这些数据可以是高空间分辨率但低时间分辨率(如Landsat图像),也可以是高时间分辨率但低空间分辨率(如MODIS图像)。然而该现有技术的融合方法,利用的是低分辨率的多光谱波段影像,重建缺失的高分辨率多光谱波段影像,二者的光谱一一对应,需要对每个光谱波段分别进行融合计算,计算量很大,效率很低。现有时空融合方法的主要思路一般可分为两类。第一类是增量估计法,然而这类方法存在几个关键问题,包括当预测日期和基准日期之间的时间变化较大或空间异质时,性能下降,对几何错误注册的抵抗力较弱和计算效率较低。第二类是基于回归的方法。上述两类方法都是单独预测单个波段,即通过输入单个光谱相似的波段来生成单个波段的预测结果,这意味着只利用了单个相似波段的有限信息,不同波段之间的光谱自相关被忽略了。一般来说,使用遥感图像的更多光谱波段可以提高回归模型的性能,因为来自波段自相关的宝贵信息被包括在内,来自空间-光谱融合研究的证据也支持这一观点。例如,多元线性回归(MLR),如区域对点回归克里格(ATPRK),它使用多波段图像作为输入,产生一个波段的预测,有效地提高了空间-光谱融合结果的质量。此外,光谱波段往往具有不同的数据质量水平,例如,短波红外波段(SWIR)受气溶胶的不利影响比可见光波段小。因此,在融合过程中使用数据质量较好的光谱波段,也可以提高数据质量较差的其他波段的融合图像质量,特别是对于雾霾和多云地区。另外,在MLR中使用所有可用的光谱波段作为输入并不能保证时空融合方法的性能得到改善,因为尽管MLR具有卓越的建模能力,但当高斯噪声较高时,多个波段之间的勾稽关系会导致高斯噪声的膨胀,从而造成不稳定的结果。
实现思路