Python中使用OpenCV库来进行简单的气象学遥感影像计算-Python教學-PHP中文網

首頁

後端開發

Python教學

Python中使用OpenCV库来进行简单的气象学遥感影像计算

WBOYWBOYWBOYWBOYWBOYWBOYWBOYWBOYWBOYWBOYWBOYWBOYWB

Jun 10, 2016 pm 03:05 PM

opencv python 影像氣象

OpenCV的全称是Open Source Computer Vision Library，是一个跨平台的计算机视觉库。OpenCV是由英特尔公司发起并参与开发，以BSD许可证授权发行，可以在商业和研究领域中免费使用。OpenCV可用于开发实时的图像处理、计算机视觉以及模式识别程序。该程序库也可以使用英特尔公司的IPP进行加速处理。
OpenCV用C++语言编写，它的主要接口也是C++语言，但是依然保留了大量的C语言接口。该库也有大量的Python, Java and MATLAB/OCTAVE (版本2.5)的接口。这些语言的API接口函数可以通过在线文档获得。现在也提供对于C#, Ch,Ruby的支持。
在Windows上编译OpenCV中与摄像输入有关部分时，需要DirectShow SDK中的一些基类。该SDK可以从预先编译的Microsoft Platform SDK (or DirectX SDK 8.0 to 9.0c / DirectX Media SDK prior to 6.0)的子目录Samples\Multimedia\DirectShow\BaseClasses获得。

下面我们就来看看OpenCV在Python编程下的应用，我们来处理一下简单的气象学计算，用python里面的opencv库写个脚本批处理图像反射率的计算试试~

核心步骤就是遥感影像光谱辐射定标 →大气校正→计算反射率这三步了

1、遥感影像的光谱辐射定标
由遥感器的灵敏度特征引起的辐射畸变主要由其光学系统或光电转换系统的特征形成的,光电转换系统的灵敏性特征通常很重复,其校正一般是通过定期的地面测定值进行的。
遥感器光谱辐射定标时采用以下转换算式:

2016219142247516.png (993×136)

遥感器各波段偏移与增益值从论文找了找后，找到这么一张表~

2016219142315033.png (1274×399)

那么这么个函数就能定标咯：

def computL(gain,Dn,bias): 
    return (gain*Dn+bias)

登入後複製

2、遥感影像的大气校正
任何一种依赖大气物理模型的大气校正方法都需要先进行遥感器的辐射校准。
公式是这个咯（Chavez P S，Jr. Image -Based Atmospheric Correction Revisited and Improved Photogrammetric Engineering and Remote Sensing, 1996,62,1025 -1036）

2016219142339422.png (737×46)

其中:Lhazel——大气层光谱辐射值;LI，min——遥感器每一波段最小光谱辐射值;LI,1%——反射率为1%的黑体辐射值。

关于LI，min和LI,1%的计算公式就省略了啊，感兴趣的同学可以自己去查查论文~

而计算Lhazel需要的参数可以从遥感图像的头文件中获得一部分，还有一部分是固定的参数~这些都藏在ENVI的背后，不过自己写脚本的时候找出他们还是废了一番功夫的。

计算Lhazel的代码如下：

#ESUN 
ESUNI71=196.9 
cos=math.cos(math.radians(90-41.3509605)) 
# 
Lmini=-6.2 
Lmax=293.7 
# 
Qcal=1 
Qmax=255 
LIMIN=Lmini+(Qcal*(Lmax-Lmini)/Qmax) 
LI=(0.01*ESUNI71*cos*cos)/(math.pi*D*D) 
Lhazel=LIMIN-LI

登入後複製

3、计算遥感影像的反射率
根据太阳辐射和大气传输原理与过程,TM/ETM+数据地面反射率反演的数学模型可综合表达为:

2016219142401111.png (737×46)

其中:ρ——地面相对反射率;D——日地天文单位距离;LsatI——传感器光谱辐射值,即大气顶层的辐射能量;LhazeI——大气层辐射值;ESUNl——大气顶层的太阳平均光谱辐射,即大气顶层太阳辐照度;SZ——太阳天顶角。

这里提一下其中两个参数的计算公式：
日地天文单位距离 D=1 -0.01674 cos(0.9856×(JD-4)×π/180);
（JD为遥感成像的儒略日(Julian Day)，计算公式为：

JD=K-32075+1461*(I+4800+(J-14)/12)/4+367*(J-2-(J-14)/12*12)/12-3*((I+4900+(J-14)/12)/100)/4

登入後複製

I、J、K分别为年、月、日

有了这些，最后就能直接算出来反射率啦，粗糙代码如下，因为是写着玩的，也没怎么处理：
不过需要注意的是，遥感图像进行计算跟输出的时候，需要使用uint16类型的数组来存储的（uint8长度不够啊。。）
一些参数涉及到浮点数计算，如果对处理结果有极高要求的话，最好使用专门的科学运算库（像我这种渣学校才不介意这些）

import cv2 
import numpy as np 
import math 
 
img1=cv2.imread('F:\L71121040_04020030220_B10.TIF') 
#图像格式转换 
img10=cv2.cvtColor(img1,cv2.COLOR_BGR2GRAY) 
 
#计算JD 
I=2003 
J=2 
K=20 
JD=K-32075+1461*(I+4800+ (J-14)/12)/4+367*(J-2-(J-14)/12*12)/12-3*((I+4900+(J-14)/12)/100)/4 
#设置ESUNI值 
ESUNI71=196.9 
#计算日地距离D 
D=1-0.01674*math.cos((0.9856*(JD-4)*math.pi/180)) 
#计算太阳天顶角 
cos=math.cos(math.radians(90-41.3509605)) 
 
inter=(math.pi*D*D)/(ESUNI71*cos*cos) 
 
#大气校正参数设置 
Lmini=-6.2 
Lmax=293.7 
Qcal=1 
Qmax=255 
LIMIN=Lmini+(Qcal*(Lmax-Lmini)/Qmax) 
LI=(0.01*ESUNI71*cos*cos)/(math.pi*D*D) 
Lhazel=LIMIN-LI 
 
 
def copy(img,new1): 
  new1= np.zeros(img.shape,dtype='uint16') 
  new1[:,:] = img[:,:] 
 
def computL(gain,Dn,bias): 
  return (gain*Dn+bias) 
 
if __name__ == '__main__': 
  print 'D=',D 
  print 'cosZS=',cos 
  print 'Lhazel=',Lhazel 
  #计算图像反射率  
  result=np.zeros(img.shape,dtype='uint16') 
  for i in range(0,img.shape(1)): 
    for j in range(0,img.shape(0)): 
      Lsat=computL(1.18070871,img10[i,j],-7.38070852) 
      result[i,j]=inter*(Lsat-Lhazel)*1000 
       
#保存图像 
  cv2.imwrite("F:\\result.tif", result) 
  cv2.namedWindow("Image") 
  cv2.imshow("Image", result) 
  cv2.waitKey(0)

登入後複製

本網站聲明

本文內容由網友自願投稿，版權歸原作者所有。本站不承擔相應的法律責任。如發現涉嫌抄襲或侵權的內容，請聯絡admin@php.cn

熱AI工具

Undresser.AI Undress

人工智慧驅動的應用程序，用於創建逼真的裸體照片

AI Clothes Remover

用於從照片中去除衣服的線上人工智慧工具。

Undress AI Tool

免費脫衣圖片

Clothoff.io

AI脫衣器

Video Face Swap

使用我們完全免費的人工智慧換臉工具，輕鬆在任何影片中換臉！

熱工具

記事本++7.3.1

好用且免費的程式碼編輯器

SublimeText3漢化版

中文版，非常好用

禪工作室 13.0.1

強大的PHP整合開發環境

Dreamweaver CS6

視覺化網頁開發工具

SublimeText3 Mac版

神級程式碼編輯軟體(SublimeText3)

熱門話題

Java教學

1664

CakePHP 教程

1423

Laravel 教程

1321

PHP教程

1269

C# 教程

1249

Related knowledge

PHP和Python：解釋了不同的範例 Apr 18, 2025 am 12:26 AM

PHP主要是過程式編程，但也支持面向對象編程（OOP）；Python支持多種範式，包括OOP、函數式和過程式編程。 PHP適合web開發，Python適用於多種應用，如數據分析和機器學習。

在PHP和Python之間進行選擇：指南 Apr 18, 2025 am 12:24 AM

PHP適合網頁開發和快速原型開發，Python適用於數據科學和機器學習。 1.PHP用於動態網頁開發，語法簡單，適合快速開發。 2.Python語法簡潔，適用於多領域，庫生態系統強大。

sublime怎麼運行代碼python Apr 16, 2025 am 08:48 AM

在 Sublime Text 中運行 Python 代碼，需先安裝 Python 插件，再創建 .py 文件並編寫代碼，最後按 Ctrl B 運行代碼，輸出會在控制台中顯示。

PHP和Python：深入了解他們的歷史 Apr 18, 2025 am 12:25 AM

PHP起源於1994年，由RasmusLerdorf開發，最初用於跟踪網站訪問者，逐漸演變為服務器端腳本語言，廣泛應用於網頁開發。 Python由GuidovanRossum於1980年代末開發，1991年首次發布，強調代碼可讀性和簡潔性，適用於科學計算、數據分析等領域。

Python vs. JavaScript：學習曲線和易用性 Apr 16, 2025 am 12:12 AM

Python更適合初學者，學習曲線平緩，語法簡潔；JavaScript適合前端開發，學習曲線較陡，語法靈活。 1.Python語法直觀，適用於數據科學和後端開發。 2.JavaScript靈活，廣泛用於前端和服務器端編程。

Golang vs. Python：性能和可伸縮性 Apr 19, 2025 am 12:18 AM

Golang在性能和可擴展性方面優於Python。 1)Golang的編譯型特性和高效並發模型使其在高並發場景下表現出色。 2)Python作為解釋型語言，執行速度較慢，但通過工具如Cython可優化性能。

vscode在哪寫代碼 Apr 15, 2025 pm 09:54 PM

在 Visual Studio Code（VSCode）中編寫代碼簡單易行，只需安裝 VSCode、創建項目、選擇語言、創建文件、編寫代碼、保存並運行即可。 VSCode 的優點包括跨平台、免費開源、強大功能、擴展豐富，以及輕量快速。

notepad 怎麼運行python Apr 16, 2025 pm 07:33 PM

在 Notepad 中運行 Python 代碼需要安裝 Python 可執行文件和 NppExec 插件。安裝 Python 並為其添加 PATH 後，在 NppExec 插件中配置命令為“python”、參數為“{CURRENT_DIRECTORY}{FILE_NAME}”，即可在 Notepad 中通過快捷鍵“F6”運行 Python 代碼。

See all articles

Python中使用OpenCV库来进行简单的气象学遥感影像计算

熱AI工具

Undresser.AI Undress

AI Clothes Remover

Undress AI Tool

Clothoff.io

Video Face Swap

熱門文章

熱工具

記事本++7.3.1

SublimeText3漢化版

禪工作室 13.0.1

Dreamweaver CS6

SublimeText3 Mac版

熱門話題