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基于散点图的Landsat 8影像可调阈值的云识别方法

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浙江大学学报（工学版） 2018年第7期52卷 1423-1430页

作者：郭仲皓任宇鹏秦怡王鑫谷娟马静宇邹乐君沈晓华浙江大学教育部含油气盆地构造研究中心浙江杭州310027

提出针对Landsat 8影像的云识别方法SARM.在对云及其他地物进行光谱分析的基础上,使用Landsat 8可见光到近红外波段(波段1~5)和热红外波段(波段10、11),构建基于像元的波谱面积比值.利用归一化植被指数(NDVI)和波谱面积比值构建影像的... 详细信息

提出针对Landsat 8影像的云识别方法SARM.在对云及其他地物进行光谱分析的基础上,使用Landsat 8可见光到近红外波段(波段1~5)和热红外波段(波段10、11),构建基于像元的波谱面积比值.利用归一化植被指数(NDVI)和波谱面积比值构建影像的散点图,采用高、中、低3种云识别置信区间,完成对云的识别.以3景不同地区的Landsat 8影像为例进行实验,每景选取具有代表性的3个区域,每个区域10 000个像元进行精度分析.结果表明:波谱面积比值增强了云和下垫面的差异,更利于区分;基于波谱面积比值和NDVI的散点图,能够清晰地展现不同地类条件下云的分布特征;利用可调阈值的提取方法能够满足不同研究目的对云识别的需求;与已提出的3种云识别方法相比,总体精度提高10%左右.

关键词： Landsat 8 云识别波谱面积比值散点图可调阈值

探空仪湿度测量误差研究现状及其对云识别的影响

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地球科学进展 2018年第1期33卷 85-92页

作者：孙丽赵姝慧辽宁省人工影响天气办公室辽宁沈阳110166

探空湿度观测是获取湿度资料的重要手段,探空仪湿度传感器的性能会直接影响湿度的测量结果并对基于探空湿度资料识别的云层准确性造成影响。为更好地了解目前国内外探空仪湿度测量的准确性,回顾了大量国内外研究成果,简要介绍了国内外... 详细信息

探空湿度观测是获取湿度资料的重要手段,探空仪湿度传感器的性能会直接影响湿度的测量结果并对基于探空湿度资料识别的云层准确性造成影响。为更好地了解目前国内外探空仪湿度测量的准确性,回顾了大量国内外研究成果,简要介绍了国内外探空仪的类型及湿度传感器性能,归纳了探空仪湿度测量误差并探讨了湿度测量误差对云识别的影响。分析发现,探空仪湿度测量误差来源多样,是多种因素综合作用的结果。一般而言,在对流层低层温度较高的条件下,湿度测量的结果较为准确,云层识别较为可靠;但湿度传感器在低温条件下响应时间变长、灵敏度下降,导致云底的识别准确性要高于云顶,而识别的中、高云偏少;而高湿条件下,测湿元件易被沾湿,导致湿度异常偏高,从而使得识别的云层偏厚;探空仪普遍存在湿度异常偏低的情况,尤其是湿度较高的测站,从而导致云层漏判。

关键词：湿度探空仪测量误差云识别

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全天空云识别阈值法的数值模拟初步研究

自然科学进展 2006年第4期16卷 480-484页

作者：霍娟吕达仁王越中国科学院大气物理研究所LAGEO 北京100029

利用Libradtran辐射传输模式,分别计算不同能见度和不同云型分布条件下蓝红 (450 nm,650 nm)波段辐亮度比值的全天空分布,分析得出云识别辐射比的最优阈值蓝红比为 1．30．分析了选取该阈值时不同能见度下云的有效识别范围．结果表明近... 详细信息

利用Libradtran辐射传输模式,分别计算不同能见度和不同云型分布条件下蓝红 (450 nm,650 nm)波段辐亮度比值的全天空分布,分析得出云识别辐射比的最优阈值蓝红比为 1．30．分析了选取该阈值时不同能见度下云的有效识别范围．结果表明近地平天空云识别误差较大．能见度小于2 km时,阈值法进行云识别不可行．

关键词： Libradtran 全天空图像辐射比云识别阈值

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阈值与纹理相结合的云识别方法

解放军理工大学学报（自然科学版） 2011年第4期12卷 397-402页

作者：孙学金陈峰刘磊胡渝宁赵世军解放军理工大学气象学院江苏南京211101 南京军区气象水文中心江苏南京21000

为了利用大气向下红外辐射进行云的地基红外遥感,分析了晴空辐射阈值的确定方法以及有云天空和晴空的LBP谱,进一步提出了阈值与纹理相结合的云识别方法。辐射阈值法可以逐像元地进行云识别,但一旦阈值确定不准,会导致云识别误差较大;有... 详细信息

为了利用大气向下红外辐射进行云的地基红外遥感,分析了晴空辐射阈值的确定方法以及有云天空和晴空的LBP谱,进一步提出了阈值与纹理相结合的云识别方法。辐射阈值法可以逐像元地进行云识别,但一旦阈值确定不准,会导致云识别误差较大;有云与晴空的LBP谱有明显差异,可以利用晴空相似度阈值进行云识别,但由于计算LBP谱需要在较大区域进行,使得纹理法无法实现像元级的云识别。利用纹理法区域有云无云识别结果可以调整晴空辐射阈值,进而提高阈值法云识别准确性。初步分析表明,该方法是可行的。

关键词：云识别阈值纹理 LBP谱

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基于MODIS数据的云识别研究

基于MODIS数据的云识别研究

作者：包书新吉林大学

学位级别：硕士

云是影响卫星等被动遥感数据准确性的重要因子。准确确定云的范围和相态不仅可以提高陆地参数被动遥感反演的精度,对于探究云内部水汽和大气的物理构成也是非常重要的。本文总结和分析了云范围检测的基础理论,研究了被动遥感条件下云检... 详细信息

云是影响卫星等被动遥感数据准确性的重要因子。准确确定云的范围和相态不仅可以提高陆地参数被动遥感反演的精度,对于探究云内部水汽和大气的物理构成也是非常重要的。本文总结和分析了云范围检测的基础理论,研究了被动遥感条件下云检测方法,实现了基于EOS-MODIS数据的云范围检测。在云范围检测的基础上重点研究了三光谱技术在云相态反演中的应用。利用MODIS数据对三光谱技术数学模型进行验证,并且应用三光谱技术实现了云相态的识别。通过分析发现MODIS云检测算法的准确率较高,对高、中云的检测效果较好。MODIS云相态产品对云顶较高的云识别效果较好,从反演结果中可以分析获得系统性云系的顶部特征。在反演产品中,系统性云系的顶部呈现出冰相、混合相和水相的平面连续状态:层次分明,水相为主,混合相过渡,冰相居中且集中。这些顶部特征如果从剖面来看的话就是云系从低到高的纵向分布。

关键词： MODIS IMAPP-SPA 云识别云范围云相态云检测

基于深度学习的遥感图像云识别与分割处理技术研究

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基于深度学习的遥感图像云识别与分割处理技术研究

作者：曾晓双国防科技大学

学位级别：硕士

近些年来,空间观测技术在卫星传感器、数据获取存储技术的进步带动下得到了快速发展,目前我们可以快速获取并存储海量的高分辨率遥感卫星图像,这些遥感图像已经成为我们人类观察和研究地表生态环境和社会环境的一种重要手段。由于天气... 详细信息

近些年来,空间观测技术在卫星传感器、数据获取存储技术的进步带动下得到了快速发展,目前我们可以快速获取并存储海量的高分辨率遥感卫星图像,这些遥感图像已经成为我们人类观察和研究地表生态环境和社会环境的一种重要手段。由于天气因素的影响,云总是不可避免地出现在遥感图像中,降低了图像的质量,极大地影响了卫星遥感图像的应用与发展。面对如此海量的卫星遥感图像,快速、高效、准确地将云识别分割出来,对提高图像的利用率具有重要意义。而深度学习作为人工智能的一个重要分支,目前已经在计算机视觉领域取得了巨大成功。针对上述问题,本文借助深度学习方法围绕遥感图像中的云识别和云分割技术展开研究,主要内容如下:第二章首先阐述了深度学习神经网络的基础理论,详细介绍了卷积神经网络的相关内容,如网络结构、训练过程和常用模型等。然后分析了云层的相关特性,从灰度特性和纹理特性两个方面对云层和下垫面的特征进行提取对比,为后续研究奠定了基础。第三章研究了遥感图像中的云识别问题。面对海量的图像数据,传统的依靠人工进行识别的方法需要消耗巨大的精力和时间,本文提出了一种智能化的云识别方法,借助深度学习卷积神经网络在特征提取上的技术优势,利用自制的数据集对网络模型进行训练,挖掘提取图像的深度特征,实现对云图的高精度识别。第四章研究了遥感图像中的云分割问题,提出了一种基于全卷积神经网络的云分割方法。首先介绍了全卷积神经网络和残差神经网络,然后对数据集中的图像进行了标注,在ResNet-50的基础上构建全卷积神经网络模型,分别在训练集和测试集上对网络进行训练和测试,验证了该方法在云分割问题上的有效性。总的来说,深度学习在本文云识别和分割处理任务中得到了满意的结果,在实现遥感图像智能化处理方向上具有巨大的应用价值。

关键词：遥感图像深度学习卷积神经网络特征提取云识别图像分割

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基于高分五号-DPC数据的云识别算法研究

基于高分五号-DPC数据的云识别算法研究

作者：伟乐斯内蒙古师范大学

学位级别：硕士

GF-5号卫星上搭载的大气多角度偏振探测仪(Directional Polarimetric Camera)DPC能够对地球进行多波段,多角度和高空间分辨率的连续观测,其数据对研究我国大气辐射传输及云气候反馈有重要意义。目前,尚未有针对于DPC载荷建立的的云识别... 详细信息

GF-5号卫星上搭载的大气多角度偏振探测仪(Directional Polarimetric Camera)DPC能够对地球进行多波段,多角度和高空间分辨率的连续观测,其数据对研究我国大气辐射传输及云气候反馈有重要意义。目前,尚未有针对于DPC载荷建立的的云识别方法,而传统的云识别算法如MODIS云识别算法所需波段范围广且主要检测波段在近红外至热红外,DPC波段无法满足该算法要求。而同DPC相近的POLDER所使用的云识别算法就较大程度上可以移植到DPC上,但该算法存在以下两个问题:其一为:在两极地区的冰雪识别及海洋上的太阳耀光区域选择性的进行了识别或不进行识别;其二由于仪器视场与实际云分布的误差在光学厚度较小的碎云、小积云像元出现误判等情况。从而本文针对于上述问题开展了以下研究:(1)针对于传统阈值法:本研究过以POLDER云识别算法为基础,结合DPC多波段反射率、偏振反射率、表观压强等信息开发了一个适用于DPC的云检测算法。算法分为三个部分,首先对于卷云、层积云等具有不同高度的云类型,该算法通过引入表观压强检验来增加云识别过程中的约束条件;其次通过不同波段反射率对地物的差别选择阈值波段分别对陆地和海洋区域进行云、晴空的识别;最后利用865nm偏振反射率对海水反射的太阳耀光像元进行了识别,从而剔除了利用反射率阈值识别云象元时对太阳耀的误判。(2)针对于DPC多波段多角度数据,本研究利用高精度的云-气溶胶激光雷达和红外探路者卫星观测(CALIPSO)的垂直特性掩码数据作为训练样本,通过随机森林法训练出了云识别结果。(3)相较于传统阈值法,机器学习法在有着更好的普适性,从而可以避免物理法中诸多主观因素造成的误差。但由于数据样本的限制在较低的训练样本情况下容易出现检测精度变低的可能。因此本研究将这两种算法相结合在提出了一个最优的云识别方法。

关键词：大气遥感高分五号-DPC 云识别机器学习随机森林

新疆博湖地区大气向下红外辐射特性及其对云识别应用的研究

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沙漠与绿洲气象 2014年第1期8卷 39-44页

作者：陈磊石鹏飞韩燕胡渝宁西北核技术研究所新疆乌鲁木齐841700 南京军区气象水文中心江苏南京210000

为加强新疆戈壁地区云的自动观测，利用辐射传输模式SBDART和新疆博湖地区历史气候资料，分析了当地大气向下红外辐射对大气影响因子的敏感性和利用全天空红外辐射进行云识别分类的可行性，并提出了一种基于典型云族红外阈值的云分类方... 详细信息

为加强新疆戈壁地区云的自动观测，利用辐射传输模式SBDART和新疆博湖地区历史气候资料，分析了当地大气向下红外辐射对大气影响因子的敏感性和利用全天空红外辐射进行云识别分类的可行性，并提出了一种基于典型云族红外阈值的云分类方法。结果表明：（1）水汽、云、天顶角、能见度等对中红外波段向下红外辐射值都有较大影响；（2）当能见度较差时，气溶胶对向下红外辐射的贡献不可忽略，并由于局地气溶胶辐射特性难以确定，因此是利用天空向下红外辐射进行云识别时的一个不确定因素；（3）根据8～14μm波段不同云族的辐射特性差异分析，阈值法是进行云识别和云族区分的有效方法。但该方法应用效果的好坏依赖于实测探空数据和历史气候数据的有效性及准确性。

关键词：大气向下红外辐射敏感性分析 SBDART 云识别

协同U-Net与隐马尔可夫模型的遥感影像云识别

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现代信息科技 2024年第24期8卷 36-39页

作者：程志强崔成玲北京吉威空间信息股份有限公司北京100043

云雾覆盖是影响光学遥感影像林业监测利用率的重要因素之一。文章针对传统云识别方法对噪声敏感,深度学习方法对云边缘识别精度不高的问题,提出了一种协同U-Net与隐马尔可夫模型的遥感影像云识别方法。首先,基于U-Net网络结构对云进行... 详细信息

云雾覆盖是影响光学遥感影像林业监测利用率的重要因素之一。文章针对传统云识别方法对噪声敏感,深度学习方法对云边缘识别精度不高的问题,提出了一种协同U-Net与隐马尔可夫模型的遥感影像云识别方法。首先,基于U-Net网络结构对云进行初步识别,改善传统方法对噪声的敏感性;其次,利用隐马尔可夫模型进行后端处理,优化云识别的边缘轮廓。实验结果表明,协同U-Net与隐马尔可夫模型的遥感影像云识别方法的精度相较于传统方法提升了5%,同时较好地保留了云的边缘轮廓。

关键词：遥感影像云识别 U-Net神经网络隐马尔可夫模型