[发明专利]高分辨率光学遥感图像灾后水体信息提取方法及系统

摘要

本发明涉及高分辨率光学遥感图像灾后水体信息提取方法及系统，该方法通过选取灾后水体区域为目标灾后水体研究区域，获取其高分辨率光学遥感图像，并对获取的遥感图像进行辐射定标、大气校正、几何校正和噪声去除，得到预处理图像；利用基于广义模糊算子方法对预处理图像作增强处理，得到目标灾后水体研究区域的增强图像；利用面向对象方法对所得增强图像进行分割，利用基于光谱信息方法对分割后图像中的水体信息进行粗提取，得到粗提取的灾后水体信息；根据水体信息提取特征知识判断方法，对粗提取的灾后水体信息做精提取，得到精提取的灾后水体信息；利用区域标记法对所得水体区域作孔洞填充，获取得到最终的灾后水体信息。

主权项

1.高分辨率光学遥感图像灾后水体信息提取方法，其特征在于，依次包括如下步骤：步骤1，选取灾后水体区域作为目标灾后水体研究区域，获取该目标灾后水体研究区域的高分辨率光学遥感图像，并对获取的目标灾后水体研究区域所对应的光学遥感图像依次进行辐射定标、大气校正、几何校正和噪声去除的预处理操作，得到目标灾后水体研究区域的预处理图像；步骤2，利用基于广义模糊算子的方法对所得目标灾后水体研究区域的预处理图像进行增强处理，得到目标灾后水体研究区域的增强图像；其中，针对目标灾后水体研究区域预处理图像的增强处理过程包括如下步骤2‑1至步骤2‑3：步骤2‑1，利用模糊分布函数提取目标灾后水体研究区域预处理图像的模糊特征数据；其中，模糊特征数据标记为P，模糊特征数据P按照如下公式得到：其中，X表示目标灾后水体研究区域的预处理图像，Γ(·)为模糊分布函数，i和j分别为图像像素所在的位置，M和N分别为图像的行数和列数，Xmax和Xmin分别是图像的最大灰度值和最小灰度值，Xij表示在位置(i,j)处图像像素的灰度值；步骤2‑2，利用广义模糊增强算子对所得模糊特征数据进行非线性模糊变换；其中，非线性模糊变换后的模糊特征数据标记为P'，P'的计算公式如下：其中，GFO[·]为广义模糊增强算子，r为分段因子，且r＝0.2956；步骤2‑3，将处理后的模糊特征数据逆变换到空间域，得到增强后的目标灾后水体研究区域的增强图像；其中，目标灾后水体研究区域增强图像标记为X'，X'由如下公式得到：X'＝Γ‑1(P')＝P'(Xmax‑D)+D，D＝(Xmax‑Xmin)/2；其中，Γ‑1(·)为模糊分布函数Γ(·)的反函数；步骤3，利用面向对象的方法对目标灾后水体研究区域的增强图像进行分割，并利用基于光谱信息的方法对分割后图像中的水体信息进行粗提取，得到粗提取的灾后水体信息；其中，所述灾后水体信息的粗提取过程包括步骤3‑1至步骤3‑3：步骤3‑1，统计目标灾后水体研究区域增强图像的直方图，并设定水体信息关于直方图的阈值T1和T2；步骤3‑2，利用面向对象的方法对目标灾后水体研究区域的增强图像进行图像分割，得到若干分割后的独立增强图像单元，并分别统计每个独立增强图像单元的灰度均值、面积以及长宽比；步骤3‑3，根据设定的水体信息直方图阈值T1和T2以及得到的各独立增强图像单元的灰度均值，判断并得到灰度均值位于水体信息直方图阈值T1和T2范围之内的独立增强图像单元作为灾后水体信息粗提取结果；步骤4，根据水体信息提取特征知识判断方法，对得到的粗提取的灾后水体信息做精提取，得到精提取的灾后水体信息；其中，水体信息提取特征知识判断方法依次包括如下步骤4‑1至步骤4‑4：步骤4‑1，获取水体在灾害前的灾前水体遥感图像和灾害后的灾后水体遥感图像，并根据对应的灾前水体遥感图像和灾后水体遥感图像，分别得到水体在灾害前的灾前水体表现特征以及灾害后的灾后水体表现特征；其中，所述灾前水体表现特征和灾后水体表现特征均包括对应水体的光谱特征、几何特征、纹理特征和空间关系特征，灾后水体遥感图像所对应区域标记为C1；步骤4‑2，获取灾后水体遥感图像区域C1的归一化植被指数INDVI，并设定归一化植被指数阈值T3后，进行如下判断：当INDVI≤T3时，判定此归一化植被指数INDVI对应的遥感图像区域C2为水体、阴影和沥青路面，然后获取遥感图像区域C2的灰度值I2，并执行步骤4‑3；否则，判定该归一化植被指数INDVI对应的遥感图像区域为浓密植被；其中，归一化植被指数INDVI计算公式如下：其中，NIR近红外波段的反射值，R为红光波段的反射值；步骤4‑3，设定候选灾后水体的面积阈值Ta1和Ta2，Ta1≤Ta2，设定候选灾后水体的长宽比阈值Ts1和Ts2，Ts1≤Ts2，并在获取遥感图像区域C2的面积Ia和长宽比Is后，进行如下判断：当Ta1≤Ia≤Ta2且Ts1≤Is≤Ts2时，判定该面积对应的遥感图像区域C3为水体和阴影，然后获取该遥感图像区域C3的灰度值I3，并执行步骤4‑4；否则，判定该面积对应的遥感图像区域为沥青路面；步骤4‑4，在所得遥感图像区域C3中，设定候选灾后水体区域平均灰度I1与邻近阴影区域平均灰度I2的差值阈值T4，且判断I1‑I2≤T4时，则判定该候选灾后水体区域为水体；否则，判定该候选灾后水体区域为阴影区域；步骤5，利用区域标记法对步骤4‑4中所得水体区域进行孔洞填充，获取得到最终的灾后水体信息。