專利名稱：起伏地面上天空散射光歸一化分布圖像的計算機生成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種遙感與地理信息系統(tǒng)技術(shù)，具體地說，是一種將數(shù)字地形圖轉(zhuǎn)化成天空散射光地形分布圖。
背景技術(shù)：
因地形起伏，衛(wèi)星像元地面上太陽直射光和天空散射光的光輻射再分配，改變了水平地面成像中地物的遙感數(shù)據(jù)可比性，影響了遙感數(shù)字圖像的質(zhì)量和定量研究和應(yīng)用的水平。地形為衛(wèi)星遙感數(shù)字圖像的影響和山體陰影、云層陰影的消除，一直都是衛(wèi)星遙感數(shù)字圖像處理與應(yīng)用中的難題。現(xiàn)有衛(wèi)星遙感數(shù)字圖象處理與應(yīng)用技術(shù)與正射影像處理技術(shù)，均沒有從根本上解決這些重要的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種起伏地面上空散射光歸一化分布圖像的計算機生成方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下根據(jù)本發(fā)明的一種起伏地面上空散射光歸一化分布圖像的計算機生成方法，系以GIS(地理信息系統(tǒng))為依據(jù)，其步驟包括(1)首先在GIS上輸入研究地區(qū)的衛(wèi)星遙測數(shù)字地形圖，(2)利用數(shù)字地形圖，由計算機逐點計算數(shù)字地形圖上各點的天空光地形屏蔽系數(shù)；(3)通過天空光地形屏蔽系數(shù)與天空光地形照射系數(shù)的互補關(guān)系獲得該點的天空光地形照射系數(shù)；(4)最后將獲得的各點天空光地形照射系數(shù)轉(zhuǎn)化為天空散射光分布圖。
進一步，在步驟(1)和步驟(2)之間，還進行數(shù)字地形圖的配準操作，并設(shè)定數(shù)字地形圖網(wǎng)格；在步驟(2)中，所述的求取最大地形高度角是指以數(shù)字地形圖上的網(wǎng)格點為單位，分別計算點Pij在各方向上的最大地形高度角βk，k＝1，2，……n，其中，n為方向間隔，n＝2π/Δt，Δt為方位角步長，可整除360°；βk，為點Pij在第k方向上最大地形高度角，也即屏蔽角，βk＝MAX(hl，L＝1、2、3…ML)，hl為點Pij在第K個方向上的第L個點的地形高度角，即屏蔽角，hl＝tg-1(ZPL/SPL)，ZPL，SPL分別為點Pij與第K個方向上的第L個點的高度差和水平距離；以及步驟(2)中所述的獲得各點歸一化天空光地形屏蔽系數(shù)是指Ωij=ΔtΣk=1nsin(βk)/2π;]]>步驟(3)中所述的將各點的地形屏蔽系數(shù)轉(zhuǎn)換成天空光照射系數(shù)為G=1-Ωij=1-ΔtΣk=1nsin(βk)/2π;]]>步驟(4)中所述的通過逐點線性拉伸實現(xiàn)天空光地形照射歸一化系數(shù)的可視化是按GNij＝INT(Gij×MAX(DN)/(MAX(G)-MIN(G)+0.5)；其中I＝1、2、3…M；J＝1、2、3…N，M，N分別為圖像的最大縱橫像元數(shù)。
本發(fā)明表達和顯示起伏地面上天空散射光(歸一化)的再分配，完成其區(qū)域分布圖象的計算機生成，優(yōu)點如下天空散射光分布圖表達了地形影響下自然地面各點的天空光相對照度和對天空的可視程度。計算機生成的天空散射光分布(歸一化)圖象定量、直觀、可視地反映了天空散射光照度在自然地表的相對分布。它在遙感圖象的天空散射光的地形影響修正、GPS定位精度的估計、地基雷達位置的規(guī)劃設(shè)計以及地表光輻射的地形再分配及其區(qū)域分布研究等方面均有重要意義。


圖1是中國福建省龍巖地區(qū)衛(wèi)星圖象1∶10萬數(shù)字地形圖(1024×1024)；圖2是本發(fā)明的計算機生成程序流程圖；圖3是本發(fā)明根據(jù)圖2計算機生成程序流程圖由圖1生成的中國福建省龍巖地區(qū)天空散射光地形分布圖象(1024×1024)。
具體實施例方式
下面根據(jù)圖1-圖3給出本發(fā)明的一個較好事實例，并予以詳細描述，使能更好地說明本發(fā)明的方法特征和功能特點，而不是用來限制本發(fā)明的范圍。
請參閱圖1、圖2和圖3，本發(fā)明方法是在GIS上先輸入研究地區(qū)的數(shù)字地形圖，即圖1所示的中國福建省龍巖地區(qū)衛(wèi)星遙測的數(shù)字地形圖--1024×1024；GIS計算數(shù)字地形圖上各點在各個方向上的最大地形高度角并求和以獲得各點的歸一化天空光地形屏蔽系數(shù)，并利用互補關(guān)系將各點的天空光地形屏蔽系數(shù)轉(zhuǎn)換成天空光地形照射系數(shù)(歸一化)；然后通過逐點線性拉伸，實現(xiàn)天空光地形照射歸一化系數(shù)的可視化和起伏地面上天空散射光(歸一化)分布圖像的計算機生成。
參見圖2，其具體操作步驟為S1.輸入圖1所示的研究地區(qū)數(shù)字地形圖，首先在GIS上對衛(wèi)星遙測數(shù)字圖象與數(shù)字地形圖進行配準和設(shè)定網(wǎng)格(30*30米)；S2.以數(shù)字地形圖上網(wǎng)格點為單位；分別計算點Pij在各個方向上的最大地形高度角為βk(k＝1，2，……n)；n為方位間隔n＝2π/Δt，Δt為方位角步長，為可整除360的數(shù)；βk為點Pij在第k方向上的最大地形高度(屏蔽)角，βk＝MAX(hl，L＝1、2、3…ML)；hl為點Pij在第k個方向上的第L個點的地形高度(屏蔽)角，hl＝tg-1(ZPL/SPL)；ZZPL、SPL分別為點Pij與第k個方向上的第L個點的高度和水平距離。
S3、求和以計算該點的歸一化天空光地形屏蔽系數(shù)Ωij=ΔtΣk=1nsin(βk)/2π=Σk=1nsin(βk)/n]]>S4、計算各點的歸一化天空光地形照射系數(shù)Gij＝1-ΩijS5、天空散射光分布圖像的計算機生成對各點天空散射光地形照射系數(shù)進行線性拉伸運算，計算機生成天空散射光分布圖像GNij＝INT(Gij×MAX(DN)/(MAX(G)-MIN(G)+0.5)；I＝1、2、3…M；J＝1、2、3…NDN圖像亮度值；MAX(DN)＝2K＝-1為最大亮度值。
M、N分別為圖像的最大縱橫像元數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種起伏地面上天空散射光歸一化分布圖像的計算機生成方法，包括步驟(1)在地理信息系統(tǒng)上輸入研究地區(qū)的數(shù)字地形圖；(2)由地理信息系統(tǒng)計算所輸入的地形圖上各點在各個方向上的最大地形高度角，求和獲得各點歸一化天空散射光地形屏蔽系數(shù)；(3)利用互補關(guān)系將各點的光地形屏蔽系數(shù)轉(zhuǎn)換成天空散射光地形照射系數(shù)；(4)然后，通過逐點線形拉伸，實現(xiàn)天空散射光地形照射歸一化系數(shù)的可視化，生成起伏地面上天空散射光歸一化分布圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起伏地面上天空散射光歸一化分布圖像的計算機生成方法，其特征在于，在步驟(1)和步驟(2)之間，還進行衛(wèi)星遙測數(shù)字圖像與數(shù)字地形圖的配準操作，并設(shè)定數(shù)字地形圖網(wǎng)格。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的起伏地面上天空散射光歸一化分布圖像的計算機生成方法，其特征在于，在步驟(2)中，所述的求取最大地形高度角是指以數(shù)字地形圖上的網(wǎng)格點為單位，分別計算點Pij在各在方向上的最大地形高度角βk，K＝1，2，3……n，其中n為方位間隔，n＝2π/Δt，Δt，Δt為方位角步長，可整除360°；βk為點Pij在第K方向上最大地形高度角，也稱為天空散射光屏蔽角，βk＝MAX(h1，L＝1、2、3…ML)，h1為點Pij在第K個方向上的第L個點的地形高度角，稱為天空散射光屏蔽角，h1＝tg-1(ZPL/SPL)，ZPL，SPL分別為點Pij與第K個方向上的第L個點的高度差和水平距離。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的起伏地面上天空屏蔽射光歸一化分布圖像的計算機生成方法，其特征在于，在步驟(2)中所述的獲得各點歸一化天空光地形屏蔽系數(shù)是指Ωij=ΔtΣk=1nsin(βk)/2π.]]>
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的起伏地面上天空散射光歸一化分布圖像的計算機生成方法，其特征在于，步驟(4)中所述的將各點的光地形屏蔽系數(shù)轉(zhuǎn)換成天空光照射系數(shù)是Gij＝1-Ωij。
6.根據(jù)權(quán)要要求1所述的起伏地面上空散射光歸一化分布圖像的計算機生成方法，其特征在于，步驟(4)中所述的通過逐點線性拉伸實現(xiàn)天空光地形照射歸一化系數(shù)的可視化是按GNij＝INT(Gij×MAX(DN)/(MAX(G)-MIN(G)+0.5)；其中I＝1、2、3…M；J＝1、2、3…N，M，N分別為圖像的最大縱橫像元數(shù)。
全文摘要
一種起伏地面上天空散射光歸一化分布圖像的計算機生成方法，包括步驟(1)首先在GIS上輸入研究的地區(qū)的數(shù)字地形圖；(2)由GIS計算所輸入地形圖各點在各個方向上的最大地形高度角，求和獲得各點歸一化天空光地形屏蔽系數(shù)；(3)利用互補關(guān)系，將各點的光地形屏蔽系數(shù)轉(zhuǎn)換成天空光地形照射系數(shù)；(4)然后，通過逐點拉伸，實現(xiàn)天空光地形照射系數(shù)的可視化，生成起伏地面上天空散射光歸一化分布圖。本發(fā)明定量、直觀、可視化地反映了天空散射光照度在自然地表的相對分布，在遙感圖像的天空散射光的地形影響修正、GPS定位精度的估計，地基雷達位置的規(guī)劃設(shè)計以及地表光輻射的地形再分配及其區(qū)域分布研究等方面均有重要意義。
文檔編號G06T1/00GK1904875SQ200610026210
公開日2007年1月31日 申請日期2006年9月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月7日
發(fā)明者李先華 申請人:上海大學