基于卫星遥感数据的火点检测方法与流程

1.本发明涉及卫星遥测领域，特别涉及基于卫星遥感数据的火点检测方法。


背景技术：

2.近年来，草原火、城市火灾频发会严重威胁生态及社会安全，因此对火点有效检测对于预防和救援，减少火灾造成的损失具有重要意义。随着社会的不断进步，利用卫星遥感技术检测火灾是进行火灾检测的有效手段。
3.参照现有公开号为cn111783634a的中国专利，其公开了一种基于卫星遥感数据的火点检测方法，其特征在于，包括：接收卫星数据和辅助数据；标记所述卫星数据中的每个像素点以形成初步标记数据；通过所述卫星数据和所述辅助数据确定区域背景温度和火点判识阈值；通过所述区域背景温度和所述火点判识阈值在所述初步标记数据中检测出火点像素点以形成火点识别数据。
4.上述的这种基于卫星遥感数据的火点检测方法具有一些缺点，如：其检测火点的结果不够准确，容易误判。


技术实现要素：

5.针对背景技术中提到的问题，本发明的目的是提供基于卫星遥感数据的火点检测方法，以解决背景技术中提到的问题。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：
7.基于卫星遥感数据的火点检测方法，包括以下步骤：
8.s1、接收数据：接收获取卫星数据和多通道的历史遥感图像数据，卫星数据包括卫星图像、通道数据、像元反射率数据、像元亮度温度数据；
9.s2、建立模型：构建基于卷积神经网络的火点检测模型，并采用所述历史遥感图像数据训练所述火点检测模型，获得训练后的火点检测模型，并得到标准火点像元；
10.s3、处理数据：根据卫星图像、通道数据、像元反射率数据、像元亮度温度数据进行窗口分析方法、上下文分析方法、最小采样窗口分析方法获取实时火点像元；
11.s4、模型比较：选择实时火点像元中的任意一个像素点，检测该像素点的灰度值是否大于标准火点像元差值门限m，若该像素点的灰度值大于标准火点像元差值门限m，则提取该像素点的像素灰度值，则该像素点为火点；
12.s5、火点分析：在获取的卫星图像的基础上进行计算得到改进的归一化燃烧指数；根据燃烧指数在其直方图中的分布规律，确定自适应阈值；通过自适应阈值提取疑似火点；根据火点在两个短波红外的发射率关系进行误检点剔除，从而得到最终的火点；
13.s6、火点判断：根据获取的所述通道数据判断烟雾点，根据像元反射率数据判断烟雾点的温度，将温度低于火点的烟雾点排除，得到真正起火点。
14.较佳的，所述s3处理数据时应用有控制器模块，所述控制器模块连接有gps模块、指示灯、报警输出模块和监控终端，当判断最终火点时，根据gps模块进行实际起火点位置
定位，并利用指示灯、报警输出模块进行预警。
15.较佳的，所述s1接收数据时，对获取的历史遥感图像数据进行矢量化操作，具体包括以下步骤：首先为遥感图像的每个四连通区域标注标识号；将遥感图像的每个四连通区域的边界点数量存储到第一存储结构中；取出一个未经过矢量化处理的点，如果该点不是边界点，则将其加入到第二存储结构中；当第二存储结构中存在构成封闭多边形的点时，将构成封闭多边形的点组建成封闭多边形并将其写入矢量化文件，而后从第二存储结构中将构成封闭多边形的点删除；遥感图像矢量化完成，得到最终的矢量化文件。
16.较佳的，所述s1接收数据时，使用数据获取模块获取遥感卫星的观测数据；采用图像生成模块对观测数据依次进行大气反射率校正处理、图像分块投影处理及当日数据合成处理，生成彩色卫星遥感中间图像；采用图像处理模块对彩色卫星遥感中间图像进行去除云污染处理，生成对应下垫面的晴空数据集。
17.较佳的，所述s3处理数据时，根据卫星图像数据得到去噪npp遥感图像数据，获取去噪npp遥感图像数据时采用离散小波变换，首先基于离散小波分解处理所述原始npp遥感图像数据得出原始小波系数；之后基于信号噪声比和均方根误差筛选出用于降噪的最优阈值函数；之后基于所述最优阈值函数处理所述原始小波系数得出估计小波系数；最后基于所述估计小波系数重构得到去噪npp遥感图像数据。
18.较佳的，所述s2建立模型之前，对卫星数据进行预处理，进行卫星数据预处理时，在接收到avhrr卫星数据后，利用定标系数、控制点经纬度等辅助数据进行辐射校正及几何校正，并提取所需的第2～5波段数据。
19.较佳的，所述s5火点判断时，首先提取潜在火点周围的背景温度特性，以潜在火点为中心，建立大小为nxn个像元的背景窗口，从中选取无云陆地背景像元作为有效背景像元，像元数目计为n；如果有效背景像元数量满足nv>8并且nv>0.25n,则对窗口内的像元进行分类并统计背景温度特性:否则增大窗口，直到获得足够的有效背景像元，然后对有效背景像元的温度特性进行统计。
20.较佳的，采用不同的阈值来分别提取所述潜在火点像元和常温背景像元，在提取时进行检测，如果t1>311k并且(t1
‑
t2)>8k，那么该像元为潜在火点像元，否则为常温背景像元；其中，t1和t2分别是avhrr第3通道和第4通道的亮度温度。
21.综上所述，本发明主要具有以下有益效果：
22.本基于卫星遥感数据的火点检测方法具有检测火点位置精度高的优点，通过s1接收数据，能够接收获取卫星数据和多通道的历史遥感图像数据，包括卫星数据包括卫星图像、通道数据、像元反射率数据、像元亮度温度数据；通过s2建立模型能够得到标准火点像元；通过s3处理数据能够获取实时火点像元；通过s4模型比较能够初步判断像素点为火点；再配合s5火点分析与s5火点分判断能够得到准确度高的火点判断数据。
附图说明
23.图1是本发明的系统流程图。
具体实施方式
24.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完
整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
25.实施例
26.参考图1，基于卫星遥感数据的火点检测方法，包括以下步骤：
27.s1、接收数据：接收获取卫星数据和多通道的历史遥感图像数据，卫星数据包括卫星图像、通道数据、像元反射率数据、像元亮度温度数据；
28.s2、建立模型：构建基于卷积神经网络的火点检测模型，并采用所述历史遥感图像数据训练所述火点检测模型，获得训练后的火点检测模型，并得到标准火点像元；
29.s3、处理数据：根据卫星图像、通道数据、像元反射率数据、像元亮度温度数据进行窗口分析方法、上下文分析方法、最小采样窗口分析方法获取实时火点像元；
30.s4、模型比较：选择实时火点像元中的任意一个像素点，检测该像素点的灰度值是否大于标准火点像元差值门限m，若该像素点的灰度值大于标准火点像元差值门限m，则提取该像素点的像素灰度值，则该像素点为火点；
31.s5、火点分析：在获取的卫星图像的基础上进行计算得到改进的归一化燃烧指数；根据燃烧指数在其直方图中的分布规律，确定自适应阈值；通过自适应阈值提取疑似火点；根据火点在两个短波红外的发射率关系进行误检点剔除，从而得到最终的火点；
32.s6、火点判断：根据获取的所述通道数据判断烟雾点，根据像元反射率数据判断烟雾点的温度，将温度低于火点的烟雾点排除，得到真正起火点。
33.其中，所述s3处理数据时应用有控制器模块，所述控制器模块连接有gps模块、指示灯、报警输出模块和监控终端，当判断最终火点时，根据gps模块进行实际起火点位置定位，并利用指示灯、报警输出模块进行预警。
34.其中，所述s1接收数据时，对获取的历史遥感图像数据进行矢量化操作，具体包括以下步骤：首先为遥感图像的每个四连通区域标注标识号；将遥感图像的每个四连通区域的边界点数量存储到第一存储结构中；取出一个未经过矢量化处理的点，如果该点不是边界点，则将其加入到第二存储结构中；当第二存储结构中存在构成封闭多边形的点时，将构成封闭多边形的点组建成封闭多边形并将其写入矢量化文件，而后从第二存储结构中将构成封闭多边形的点删除；遥感图像矢量化完成，得到最终的矢量化文件。
35.其中，所述s1接收数据时，使用数据获取模块获取遥感卫星的观测数据；采用图像生成模块对观测数据依次进行大气反射率校正处理、图像分块投影处理及当日数据合成处理，生成彩色卫星遥感中间图像；采用图像处理模块对彩色卫星遥感中间图像进行去除云污染处理，生成对应下垫面的晴空数据集。
36.其中，所述s3处理数据时，根据卫星图像数据得到去噪npp遥感图像数据，获取去噪npp遥感图像数据时采用离散小波变换，首先基于离散小波分解处理所述原始npp遥感图像数据得出原始小波系数；之后基于信号噪声比和均方根误差筛选出用于降噪的最优阈值函数；之后基于所述最优阈值函数处理所述原始小波系数得出估计小波系数；最后基于所述估计小波系数重构得到去噪npp遥感图像数据。
37.其中，所述s2建立模型之前，对卫星数据进行预处理，进行卫星数据预处理时，在接收到avhrr卫星数据后，利用定标系数、控制点经纬度等辅助数据进行辐射校正及几何校
正，并提取所需的第2～5波段数据。
38.其中，所述s5火点判断时，首先提取潜在火点周围的背景温度特性，以潜在火点为中心，建立大小为nxn个像元的背景窗口，从中选取无云陆地背景像元作为有效背景像元，像元数目计为n；如果有效背景像元数量满足nv>8并且nv>0.25n,则对窗口内的像元进行分类并统计背景温度特性:否则增大窗口，直到获得足够的有效背景像元，然后对有效背景像元的温度特性进行统计。
39.其中，采用不同的阈值来分别提取所述潜在火点像元和常温背景像元，在提取时进行检测，如果t1>311k并且(t1
‑
t2)>8k，那么该像元为潜在火点像元，否则为常温背景像元；其中，t1和t2分别是avhrr第3通道和第4通道的亮度温度。
40.其中，本基于卫星遥感数据的火点检测方法具有检测火点位置精度高的优点，通过s1接收数据，能够接收获取卫星数据和多通道的历史遥感图像数据，包括卫星数据包括卫星图像、通道数据、像元反射率数据、像元亮度温度数据；通过s2建立模型能够得到标准火点像元；通过s3处理数据能够获取实时火点像元；通过s4模型比较能够初步判断像素点为火点；再配合s5火点分析与s5火点分判断能够得到准确度高的火点判断数据。
41.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。