[发明专利]基于类间方差的MODIS森林火灾火点检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及火灾科学领域，特别涉及一种火灾探测技术。 

背景技术

森林火灾是一种世界性的自然灾害，越来越受到各国政府的高度重视。卫星遥感技术为林火的实时监测、定位及灾后评估提供了有效手段。现在广泛使用的地球观测卫星上携带的中等分辨率图像分光辐射计(theModerate Resolution Imaging Spectradiometer，MODIS)具有36个光谱通道，覆盖了从可见光到远红外波段范围，对地表高温灵敏度更高，成为继AVHRR数据之后用于林火监测的主要数据。基于MODIS数据探测火点的基本原理是利用4μm和11μm波段(即，MODIS数据中的第21通道和31通道)的亮温，根据背景辐射和森林燃烧时的辐射差异，即亮温的差异，通过建立适当的模型判识森林火灾。 

已经提出一种的MODIS森林火灾探测方法是，提出MODIS火点监测算法模型，根据火点像元比背景像元表现出更高的亮温，利用亮温阈值判断识别森林火灾火点。这种方法采用固定亮温阈值法用于全球火情探测，对不同地区和不同季节的适应性较差。在此基础上，提出一种基于烟雾探测的森林火灾小火点检测方法，在烟雾掩膜基础上进行亮温动态阈值的判断，但是这种方法主要针对低温小火点而设计，不具备广泛适用性；另一种方法是按照直方图统计方法选择进行非火点排除的4μm波段亮温阈值，利用背景像素相对增温法判断疑似火点，提高了火点的识别能力，但是由于确认火点时仍然采用亮温阈值法，没有充分考虑林火周围的背景信息，所以仍然存在一些亮温小火点的漏判和稍高温地表的误判。 

现有的MODIS森林火灾探测方法的缺陷是，采用基于亮温固定阈值和动态窗口的研究方法，尚不能准确反应森林火点在MODIS影像上的特征，仍然存在漏报、误报的问题，在不同区域不同季节下的稳定性、适应性也比较差。因此，需要一种方法解决上述问题。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述技术缺陷之一，特别是解决漏报、误报和在不同地区不同季节适应性差的问题。 

为了达到上述目的，本发明提出一种基于类间方差的MODIS森林火灾火点检测方法，包括以下步骤：对从MODIS卫星接收站获取的原始数据进行预处理，获得各通道的亮温值或反射率，排除不合法的数据；识别云和水像元；识别烟雾掩膜；在排除所述云、水和不合法数据的像元中提取潜在火点；计算每个所述潜在火点与背景窗口内有效背景像元的类间方差值；根据所述类间方差的阈值和所述烟雾掩膜确认火点，包括：设定两个类间方差阈值M和N，所述M和N分别满足 和 

其中，T₄和T₄₁为所述每个潜在火点的特征值，T₄₁＝T₄-T₁₁，T₄为21通道的亮温值，T₁₁为31通道的亮温值， 和 为真实火点的T₄和T₄₁类间方差， 和 为非火点高温误判像元的T₄和T₄₁类间方差， 

如果所述潜在火点的T₄和T₄₁类间方差满足 和 则判断所述潜在火点为真实高温火点，如果所述潜在火点的周围至少存在一个所述烟雾像元或者自身为烟雾像元，则判断所述潜在火点为低温闷烧森林火灾火点，否则为误判点；输出包含火点的MODIS影像。 

本发明通过采用较低的阈值，使得潜在火点中除了包含真实火点还包含一些下垫面温度较高的假火点，避免漏判，再采用类间方差的阈值判断，将假火点剔除，从而避免误判；并且，由于充分考虑了火点周围的下垫面信息，因此可以适应不同的地区和季节。 

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。 

附图说明

本发明上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中： 

图1为本发明实施例的基于类间方差的MODIS森林火灾火点检测方法的流程图； 

图2为本发明实施例的检测结果示意图。 

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能解释为对本发明的限制。