ENVI去云补丁Haze Tool使用说明.pdf-资料库

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Haze Tool User Guide 使用方式............................................................................................................................. 2 云层厚度检测..................................................................................................................... 2 HOT13 ........................................................................................................................ 2 操作步骤............................................................................................................. 3 HOT123 ...................................................................................................................... 4 操作步骤............................................................................................................. 4 案例............................................................................................................................. 5 云层厚度完善..................................................................................................................... 8 Haze perfection TM .................................................................................................... 9 操作步骤............................................................................................................. 9 Haze perfection QB................................................................................................... 11 Maskandinterpolation ....................................................................................... 12 案例........................................................................................................... 13 Thresholdandinterpolation ................................................................................ 13 fill_sink ............................................................................................................. 14 flatten_peak....................................................................................................... 15 操作步骤................................................................................................... 15 云层去除........................................................................................................................... 17 Dark Substract........................................................................................................... 17 操作步骤........................................................................................................... 20 Hist match ................................................................................................................. 22 操作步骤........................................................................................................... 22 Cloud Point ............................................................................................................... 22 操作步骤........................................................................................................... 23 案例................................................................................................................... 28 鸣谢................................................................................................................................... 29 引文................................................................................................................................... 29

使用方式该模块是在 ENVI4.4 中二次开发而成。使用时只需将文件置于 ***\ITT\IDL64\products\envi44\save_add 文件夹内，然后运行 ENVI，Basic Tool 菜单中会出现一个 Haze tool 按钮。绝对不要修改文件名，否则无效。 Haze tool 主要由三部分组成：云层厚度检测（haze detection），云层厚度完善（haze perfection），云层去除（haze removal）。这三部分前后连贯，每一步的结果都会影响到最终的除云效果，而且在参数的选择上主观性较大，这也是这个模块的缺点即不够自动化。有问题联系作者请加 QQ：27126797 或者 e-mail 联系：whogamble@qq.com 除云案例请见作者博客：idlandrs.bokee.com 云层厚度检测一副影像中往往云层厚薄不一，因此不同厚度云覆盖下的地表需要恢复的强度不一；当然，完全遮挡地面的厚云不在考虑范围内。在该模块中云层厚度检测有两个指数：HOT13 和 HOT123。两者都是相对厚度检测，而不是绝对的光学厚度检测， HOT123 是作者在 HOT13 的基础上的改进。 HOT13 HOT13 由加拿大遥感研究中心的 Zhang ying 提出的(Zhang et al. 2002) （原称 HOT，13 是作者加上去的以示与 HOT123 的区别）。根据地物在蓝色（TM1）和红色（TM3）波段的高度相关性，在特征空间里绝大部分像素分布在晴空线上。云的存在会使得云下地物的光谱偏离这条晴空线，云越厚，偏离越大。HOT13 等于偏移距离。

晴空线 : b1sinΦ-b3cosΦ-a=0 HOT= b1sinΦ-b3cosΦ-a Φ 是晴空线的倾角, a 晴空线的截距, b1，b3 分别是蓝色(TM1)和红色(TM3)波段。通过人工选择无云区域的 1、3 波段回归，得到晴空线。 (1) (2) 操作步骤 1、首先打开需要处理的影像，建立无云区域的 ROI 作为对照，并保存（之后其他操作仍然要用到）. 2、Basic Tool->haze tool->haze detection->HOT13 3、弹出对话框要求选择需要处理的影像，并且在 Spectral subset 中选择蓝色和红色两个波段。

4、选择一个之前就建立并且已经打开的无云区域 ROI，点击 OK 即在内存中生成一个 HOT13 图像。为了减少内存占用，生成的 HOT13 是放大十倍的 int 格式。 HOT123 在很多情况下, 蓝色（TM1）和红色（TM3）高度相关，相关系数大于 0.9。但是，当地物更加复杂的时候往往就不成立。比如除了植被，同时存在大量的土壤和水体，水体非常浑浊等等。在 Quickbird 等高分辨率影像中，除柏油和水泥以外的其他彩色地物也会降低HOT13 的准确性。因此作者对其进行了改进，提出了HOT123, 即利用可见光波段（TM1\2\3）提取云层厚度。 HOT123=k1*b1+k2*b2+k3*b3-b K1\k2\k3\b 这 4 个参数的值使得 |Mean_cloud-Mean_clear|/SD_clear 最小。 Mean_cloud 和 Mean_clear 分别是有云区域（选择的区域的云越厚越好）和无云区域的 HOT123 平均值，SD_clear 是无云区域的 HOT123 标准差。（背景）的方差尽可能小。 HOT123 要满足有云区域和无云区域的厚度差值尽可能大，而又要使无云区域操作步骤主要步骤和 HOT13 基本一致，不过波段选择不是蓝色和红色两个波段，而是蓝色、绿色、红色三个波段，即 TM 图像上的第一第二第三波段。最后一步的不同之处是，HOT123 需要选择两个 ROI：无云区域 ROI 和厚云区域 ROI（其中的厚云是指将地物完全遮挡住的云层，但是如果图像中没有此类厚云，也可以选择相对最厚的薄云来代替）。无云区域的选择要尽量涵盖各种土地利用类型，厚云区域无此要求。为了减少内存占用，生成的 HOT123 是放大十倍的 int 格式。

案例左边是 431 组合的假彩色图，中间是 HOT123，右边是 HOT13。根据作者处理大量影像后的经验，推荐使用 HOT123。当没有厚云存在，云非常薄的情况下，有的时候可以选择 HOT13。

云层厚度完善虽然 HOT13\HOT123 尽量地突出云层信息，抑制背景信息，但是仍然有不少无云区域的云层厚度值偏离零很大，主要发生在水、浪花、土壤、雪、建筑区等地物上。以 HOT13 举例说明，在如下的 13 波段特征空间里（横坐标是第一波段，纵坐标是第三波段），无云区域用灰色表示，厚云区域用黑色表示；无云区域形状如同飞机。一翼代表偏小的云层厚度检测，一翼代表偏大的云层厚度检测。云层厚度的完善实际上就是把无云区域的这辆飞机的两翼去掉。因此，当地物很复杂的时候就需要对 HOT 值进行一些额外处理，以修正这些偏差。当然，云层厚度完善中的几种方法都是非必须的，可以根据影像的特征酌情选用，也可不用。 Haze perfection QB 适用于几乎所有光学遥感影像，如 Quickbird 等 4 波段影像（当然也适用于 TM 等更多波段影像），这类影像会有几个可见光波段被云污染。 Haze perfection TM 只适用于 TM 等含有中红外波段的影像，中红外波段往往很少受薄云影响。不管选择哪一个，处理后的结果都需要重新将无云区域 ROI 内的 HOT 平均值归零；因此，必须确保在进行云层厚度完善操作之前内存中有无云区域 ROI 的存在，否则最后将不会进行归零操作。我们将以以下案例举例说明。左边是有云 TM 影像，中间是无云的 TM 影像（城市区域），右边是有云的 QUICKBIRD 影像。可见有很多特别暗的背景的云层厚度是负值，也有很多特别亮而不是云的背景。

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