(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210633788.4 (22)申请日 2022.06.07 (71)申请人 安徽大学 地址 230601 安徽省合肥市经济技 术开发 区九龙路1 11号 (72)发明人 孙守刚　魏圆圆　贾兆红　郭梦思　 (74)专利代理 机构 合肥国和专利代理事务所 (普通合伙) 34131 专利代理师 侯婷　张祥骞 (51)Int.Cl. G06V 10/30(2022.01) G06V 10/80(2022.01) G06V 20/10(2022.01) (54)发明名称 基于植被指数时空多维融合技术的MODIS影 像滤波方法 (57)摘要 本发明提供了基于植被指数时空多维融合 技术的MODIS影像滤波方法， 与现有技术相比解 决了NDVI时间序列变化不规则、 长期下降趋势时 提取信息不可靠、 突变点连续、 无法考虑空间域 的缺陷。 本发明包括以下步骤： MODIS像元数据的 获取； MODIS像元数据的预处理； 对预处理后的 MODIS NDVI波段 Ⅰ进行时间维滤波处理； 对预处 理后的MODIS  NDVI波段 Ⅰ进行空间维滤波处理； MODIS影像滤波结果的获得。 本发明通过时间维 提高了时间序列数据的平滑性， 排除了单维滤波 数据的不确定性， 消除了连续突变值的影响， 增 加了数据的可信度， 消除了不规则变化的NDVI时 间序列的影响， 提供了更真实的滤波数据。 权利要求书2页 说明书8页 附图3页 CN 115049838 A 2022.09.13 CN 115049838 A 1.一种基于植被指数时空多维融合技术的MODIS影像滤波方法， 其特征在于， 包括以下 步骤： 11)MODIS像元 数据的获取： 提取来自NASA的MODIS  NDVI波段 Ⅰ和像元质量波段 Ⅱ数据； 12)MODIS像元数据的预处理： 对MODIS  NDVI波段 Ⅰ和像元质量波段 Ⅱ数据进行分组预 处理； 13)对预处理后的MODIS  NDVI波段 Ⅰ进行时间维滤波处理： 在 时间维对波段 Ⅰ的分组数 据进行加权插值、 小 波变换滤波； 14)对预处理后的MODIS  NDVI波段 Ⅰ进行空间维滤波处理： 在空间维利用波段 Ⅱ像元质 量信息、 邻域像元， 对波段 Ⅰ分组数据的低质量像元进行空间滤波； 15)MODIS影像滤波结果的获得： 对时间维、 空间维滤波数据加权融合， 得到MODIS影像 滤波结果。 2.根据权利要求1所述的基于植被指数时空多维融合技术的MODIS影像滤波方法， 其特 征在于， 所述MODIS像元 数据的获取包括以下步骤： 21)提取来自NASA的MOD13Q1数据产品 的波段Ⅰ、 像元质量波段 Ⅱ， 提取方式包括对影像 的拼接、 投影、 转换、 裁剪， 得到研究期每月NDV I影像； 所提取的像元质量波 段Ⅱ各期像元对 应每期NDVI波段 Ⅰ， 每个像元的质量分为5个等级： ‑1等级为无值、 0或1等级为有效值、 2或3 等级为无效值； 22)对全部影像像元值乘以系数0.0001以使NDVI区间控制在[ ‑1,1]， 其中[ ‑1,0]区间 为裸露的地表和水域、 无植被分布； 保留[0,1]区间的NDVI。 3.根据权利要求1所述的基于植被指数时空多维融合技术的MODIS影像滤波方法， 其特 征在于， 所述MODIS像元 数据的预处 理包括以下步骤： 31)对MODIS  NDVI波段 Ⅰ预处理， 为对研究期内NDVI影 像进行分组： NDVI分组一为各期研究影像同一坐标像元的一维时间序列二维表， 研究影像期数与一 维时间序列长度相等， 一维时间序列个数与研究影 像像元数相等； NDVI分组二为包含全部研究影像的三维表， 该表的每一层即每期研究影像， 该表的高 与研究影 像期数相等； 其中， 一维时间序列二维表为全部研究影像展平后的结果， 展平方式为每期影像按照 从上到下、 从左至右的顺序对每一个像元依次排列， 形成一列数据， 每一列数据即为一期研 究影像， 全部研究影 像展平后形成一张二维表， 二维表的每一行即提及的一维时间序列； 32)将像元质量波段II分为两个组， 像元质量分组一为包含全部像元质量波段影像的 一维时间序列二维表， 像元质量分组二 为包含全部像元质量波段影 像的三维表。 4.根据权利要求1所述的基于植被指数时空多维融合技术的MODIS影像滤波方法， 其特 征在于， 所述对预处 理后的MODIS  NDVI波段I进行时间维滤波处 理包括以下步骤： 41)遍历NDVI分组一对应的像元质量分组一； 若像元质量分组一的某一像元质量等级为 ‑1、 0或1则保留对应NDVI分组一中的像元原 始值； 若像元质量分组一的某一像元质量等级为2或3时， 则使用对应NDVI分组一中的当前像 元前后时刻的像元值加权求得插值的像元值， 计算公式如下：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115049838 A 2m＝|NDVIj， i‑NDVIj+1， i|/(|NDVIj， i‑NDVIj‑1， i|+|NDVIj， i‑NDVIj+1， i|) m＝|NDVIj， i‑NDVIj‑1， i|/(|NDVIj， i‑NDVIj‑1， i|+|NDVIj， i‑NDVIj+1， i|) 式中， 为第j期第i个像元的插值NDVI， NDVIj， i为第j期第i个像元的原始NDVI， NDVIj+1， i为第j+1期第i个像元的原始NDVI， NDVIj‑1， i为第j‑1期第i个像元的原始NDVI， PixRe为像元质量 等级， m、 n 为插值时的权 重， j为某一期影 像， i为影像的某个 像元； 42)对于插值完成的一维时间序列NDVI分组一做小波变换滤波， 小波变换滤波 的计算 公式为： 式中， WT( α， τ )为在一定尺度和平移量下小波变换滤波的结果， α 为尺度， τ为平移量， 为小波函数， t为时域， f(t)为信号； 43)完成时间维滤波的NDVI分组一用TNDVI标记。 5.根据权利要求1所述的基于植被指数时空多维融合技术的MODIS影像滤波方法， 其特 征在于， 所述对预处 理后的MODIS  NDVI波段I进行空间维滤波处 理包括以下步骤： 51)遍历NDVI分组二对应的像元质量分组二： 若像元质量分组二的某一像元质量等级为 ‑1、 0或1则保留对应NDVI分组二中的像元原 始值； 若像元质量分组二的某一像元质量等级为2或3时， 则将对应NDVI分组二中当前像元位 置的8个邻域像元从小到大排序， 取8个 像元值的中位 值替代当前像元值； 52)对于NDVI分组二的遍历方式设定为： 生成一个3x3的滤波器， 从每一期影像的左上 角开始， 从左往右， 从上往下进行滑动， 检索每一个处于 3x3滤波器中心的像元值； 53)完成空间维滤波的NDVI分组二用SNDVI标记。 6.根据权利要求1所述的基于植被指数时空多维融合技术的MODIS影像滤波方法， 其特 征在于， 所述MODIS影 像滤波结果的获得包括以下步骤： 61)计算TNDVI、 SNDVI的对应权值p、 1 ‑p， 即若某一期某一位置的像元对应的质量等级为2或3， 则统计所有期snum中相同位置的 像元对应的2或3质量等级的期数num， p值即为num/snum， 相应的1 ‑p即为1‑num/snum， 加权 求和计算公式为： NDVIst＝(1‑p)·SNVDVI+p·TNDVI 式中NDVIst为滤波所 得NDVI时间序列； 62)输出的NDVIst即为滤波后NDVI时间序列影 像。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115049838 A 3