[发明专利]一种基于机载高光谱航空影像的河流提取方法

说明书

本发明提供了一种基于机载高光谱航空影像的河流提取方法，包括以下步骤：对所获取到的高光谱航空影像数据进行预处理，内容包括剔除噪声较大的波段，对剩余波段进行降噪处理；对预处理之后的高光谱航空影像数据分别进行主成分分析降维处理和高光谱航空影像的NDVI值计算。选取主成分分析降维处理后的高光谱航空影像数据进行河流边界检测，对检测后的高光谱航空影像进行Hough变换提取河流。利用NDVI提取出河流两旁的植被信息，排除植被因素的干扰，填补河流中间空洞、顺滑河流的边界，最后通过数学形态学优化算法进一步优化河流提取结果。本发明可有效提高河流提取精度，获得完整的河流水系图。

技术领域

本发明属于高光谱航空影像的数据处理技术领域，特别涉及一种基于机载高光谱

航空影像的河流提取方法。

背景技术

随着计算机技术和航空摄影测量信息技术的不断发展，河流信息的有效提取，可广泛应用于水环境监测、河流分析、河流水质优化管理等多方面。对于传统河流信息提取方法主要为数字摄影和人工测量，采集周期长、工作量大、成本较高、效率低。机载高光谱航空影像同时具有较高的空间分辨率和较高的光谱分辨率，合理利用机载高光谱航空影像的空间特性和光谱特性进行河流水系提取，对河流分析、水环境监测等具有重要的意义。

现有的河流信息提取技术的不足之处在于：基于普通遥感影像能够定性地对陆地水域进行检测，但由于其波段宽、光谱分辨率低的特征，对地物光谱特征和区分地物所需的地物信息缺乏，难以反映复杂多样的陆地地物覆盖内敛型，不利于陆地河流、水域的精确探测。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于机载高光谱航空影像的河流提取方法，以有效提高陆地水域的提取精度，获得完整的陆地水域的河流信息。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种基于机载高光谱航空影像的河流提取方法，包括以下步骤：

(1)对所获取到的机载高光谱航空影像数据进行预处理。

(2)对预处理之后的机载高光谱航空影像数据进行归一化植被指数值计算，获取植被覆盖图。

(3)对预处理之后的机载高光谱航空影像数据进行主成分分析降维处理。

(4)选取主成分分析处理后的高光谱航空影像数据进行河流边界提取，得到轮廓二值化图像。

(5)对步骤(4)河流边界提取得到的轮廓二值化图像，计算Hough变换获取轮廓图像中的线段数据图。

(6)对步骤(5)处理得到的线段图，结合植被覆盖图，排除植被干扰，填补河流中间空洞、顺滑河流的边界。

(7)对最终图像进行数学形态学的优化，最终提取到高精度完整的河流水系图。

所述步骤(1)中机载高光谱航空影像数据的起始光谱范围不高于400nm，终止光谱范围不低于1000nm；光谱分辨率10nm，空间分辨率0.1m。

所述步骤(1)中预处理手段为中值滤波。

所述步骤(2)中，归一化植被指数通过计算近红外波段的反射率值(0.3-0.5μm)与红光波段(0.5- 0.9μm)的反射值之差比上两者之和得到。

所述步骤(4)河流边界提取采用Canny经典边缘检测算法实现。

所述步骤(6)的具体实现方法是对植被覆盖图进行二值化处理，标记植被区域为亮区；将二值化植被覆盖图与步骤(5)处理得到的线段图相结合操作处理，对操作后的图像再次进行Hough变换，最终获取线段数据图。

所述步骤(7)中的最终图像为步骤(5)处理得到的线段图和步骤(6)处理的线段图进行相结合操作处理，最终获得到二值化图像。

本发明的有益效果：