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专利号: 2020106845702
申请人: 贵州师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于直方图聚类的高时空归一化植被指数NDVI的融合模型,其特征在于,包括:S1,获取t0时刻的高空间分辨率NDVI数据HSt0,并对高空间分辨率NDVI数据进行高斯滤波处理,根据局部直方图特征,获取分类图1;

S2,基于S1的结果,采用线性混合模型对t0与tp时刻下获取的低空间分辨率NDVI数据进行上采样,获得不同时刻下与HSt0同等分辨率的HSu0和HSup;

S3,基于S2的结果,将HSt0、HSu0和HSup作为输入数据,利用线性混合模型初次预测tp时刻下高空间分辨率NDVI数据,记为HStp1;

S4,根据HSt0与HStp1的局部直方图特征,生成分类图2;

S5,基于S4的结果,将HSt0、HSu0和HSup作为输入数据,利用线性混合模型再次预测tp时刻下高空间分辨率NDVI数据,记为HStp2;

S6,基于不同新粗像元的大小,进行多次HStp2的预测,然后求算术平均值,最终生成tp时刻的高分辨率NDVI;

其中,HSu0表示t0时刻低空间分辨率NDVI数据上采样产生的HSt0同等分辨率数据;

HSup表示tp时刻低空间分辨率NDVI数据上采样产生的HSt0同等分辨率数据。

2.根据权利要求1所述的一种基于直方图聚类的高时空归一化植被指数NDVI的融合模型,其特征在于,采用线性混合模型对t0与tp时刻下获取的低空间分辨率NDVI数据进行上采样,具体包括:S101:提取每个混合像元内各类别的丰度,得到类别丰度图;

S102:根据粗像元NDVI值等于该像元内各类别NDVI值与其丰度的线性组合原理,对LSt0和LStp分别构建两个相同的高低分辨率NDVI值线性混合模型;

S103:采用最小二乘方法对LSt0和LStp分别构建的高低分辨率NDVI值线性混合模型进行求解,生成不同时刻下与HSt0同等分辨率的HSu0和HSup。

3.根据权利要求2所述的一种基于直方图聚类的高时空归一化植被指数NDVI的融合模型,其特征在于,S101中丰度计算公式如下:式中,fl(xi,yi)为混合像元(xi,yi)中l类别的丰度,Ql为混合像元(xi,yi)中l类别的像元数,wmix为混合像元的宽度。

4.根据权利要求3所述的一种基于直方图聚类的高时空归一化植被指数NDVI的融合模型,其特征在于,S102中构建NDVI值线性混合模型如下:式中,NDVIC(xi,yi)为粗像元在(xi,yi)处的像元值,此处粗像元是基于HSu0和HSup按预定数量细像元组成的新粗像元;l为分类数,fl(xi,yi)为l类别在粗像元(xi,yi)内的丰度,NDVIF,C为l类别高分辨率像元NDVI的值。

5.根据权利要求1所述的一种基于直方图聚类的高时空归一化植被指数NDVI的融合模型,其特征在于:根据HSt0与HStp1的局部直方图特征,生成分类图2,具体包括:S201:基于HSt0,采用3*3移动窗口构建16维局部直方图特征,生成分类图1;

S202:获得HStp1后,采用3*3移动窗口构建16维局部直方图特征;

S203:将构建的两张16维局部直方图特征组合扩张成32维的局部直方图特征,生成分类图2。

6.根据权利要求4所述的一种基于直方图聚类的高时空归一化植被指数NDVI的融合模型,其特征在于:步骤S3与S5分别利用分类图1与分类图2求解线性混合模型生成HStp1与HStp2,具体包括:S301:利用丰度计算公式,根据分类图1提取每个粗像元内各类别的丰度,得到类别丰度图1,用于预测HStp1;

S302:利用丰度计算公式,根据分类图2提取每个粗像元内各类别的丰度,得到类别丰度图2,用于预测HStp2;

S303:粗像元(xi,yi)的NDVI短期增量ΔNDVIC(xi,yi)能够通过NDVIC,tp(xi,yi)和NDVIC,t0(xi,yi)进行估算,计算公式如下:ΔNDVIC(xi,yi)=NDVIC,tp(xi,yi)-NDVIC,t0(xi,yi)式中,ΔNDVIC(xi,yi)为粗像元在(xi,yi)处t0至tp时间内NDVI的增量,此处粗像元是基于HSu0和HSup数据按预定数量细像元组成的新粗像元,NDVIC,tp(xi,yi)为tp时刻的粗像元NDVI值,NDVIC,t0(xi,yi)为t0时刻的粗像元NDVI值;

S304:根据空间相似性、时间相似性和线性混合理论,低空间分辨率NDVI粗像元的NDVI增量ΔNDVIC(xi,yi)是高空间分辨率NDVI精细像元NDVI增量的线性叠加,粗象元与细像元NDVI短期增量之间的关系式如下:式中,ΔNDVIC(xi,yi)为粗像元(xi,yi)从t0至tp时间内NDVI的增量,l为分类数,fl(xi,yi)为l类别在粗像元(xi,yi)内的丰度,ΔNDVIF,l为粗像元(xi,yi)处l类别细像元从t0至tp时间内NDVI的增量;

S305:采用最小二乘法对S304中线性混合模型求解,分别获得预测HStp1与HStp2的ΔNDVIF,l;

S306:粗像元(xi,yi)处l类别在tp时刻的细像元NDVI预测值能够通过ΔNDVIF,l(xi,yi)和 获得,分别生成HStp1和HStp2;公式如下,式中, 为粗像元(xi,yi)内的l类别细像元在tp时刻的NDVI预测值,ΔNDVIF,l(xi,yi)为粗像元(xi,yi)内的l类别细像元从t0至tp时间内的NDVI增量,粗像元(xi,yi)内的l类别细像元在t0时刻的NDVI值。

7.根据权利要求1所述的一种基于直方图聚类的高时空归一化植被指数NDVI的融合模型,其特征在于,基于不同新粗像元的大小,进行多次HStp2的预测,然后求算术平均值,最终生成tp时刻的高分辨率NDVI,包括如下步骤:S401:根据粗像元宽度确定新粗像元的大小及变化;

S402:当粗像元宽度的输入值为k(其中k≥3),细像元大小为30m时,新粗像元大小有3个值,分辨率分别为k*30m、(k+2)*30m和(k+4)*30m;

S403:采用新粗像元大小的3个值分别进行3次预测,从而获得3个平行的HStp2数据,分别记为 和 最终tp时刻的高分辨率NDVI预测结果的计算公式如下:式中,NDVIF,tp为最终tp时刻的高分辨率NDVI预测结果, 和 分别代表3个平行的HStP2。