[发明专利]基于Landsat OLI多光谱遥感影像的水体自动提取方法

说明书

本发明涉及一种基于Landsat OLI多光谱遥感影像的水体自动提取方法，包括以下步骤：1)归一化水体指数NDWI的设计及计算；2)水体阈值自动选取；3)获取水体提取结果并制图。与现有技术相比，本发明根据Landsat OLI多光谱遥感影像各波段特点，对其进行波段组合，构造了几种新型归一化水体指数，并结合Otsu图像分割算法对遥感影像上水体范围进行自动提取，具有精度高、简单有效等优点。

技术领域

本发明涉及遥感影像处理技术领域，尤其是涉及一种基于Landsat OLI多光谱遥感影像的水体自动提取方法。

背景技术

Landsat卫星影像是水体提取研究中应用最广泛的多光谱遥感影像数据源，新一代Landsat 8卫星的成功发射，延续了Landsat多光谱遥感影像的应用，同时也必然会促进基于多光谱遥感影像水体提取的研究发展。在水体提取应用研究中，水体指数由于简单高效，是目前水体提取应用最广泛的水体提取方法，目前已有多个水体指数应用于遥感影像水体提取之中，如表1所示。对于水体指数而言，大多数水体指数都将阈值设置为0来对水体和非水体进行分割(McFeeters，1996；Xu，2006)，但在实际情况中，由于实验区域的不同，水体指数图像的最佳分割阈值往往是一个动态变化的量(Ji等，2009)，而如果每一次水体提取都依靠人为的选择阈值，将会耗费大量的人力。

表1

Otsu算法也称为最大类间方差法或大津阈值法，它是由Otsu于1978年提出的根据图像灰度直方图统计，将图像分为目标和背景并以目标和背景的类间方差最大作为阈值选取准则的图像分割方法。本发明基于上述Otsu算法提出。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高精度的基于Landsat OLI多光谱遥感影像的水体自动提取方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于Landsat OLI多光谱遥感影像的水体自动提取方法，包括以下步骤：

1)归一化水体指数NDWI的设计及计算；

2)水体阈值自动选取；

3)获取水体提取结果并制图。

所述步骤1)中，归一化水体指数NDWI包括：

其中，ρ(OLI2)、ρ(OLI3)、ρ(OLI4)以及ρ(OLI7)分别代表Landsat OLI多光谱遥感影像第二波段、第三波段、第四个波段、和第七个波段上的地物反射率。

所述步骤2)中，采用Otsu算法自动选取水体阈值。

所述Otsu算法中，所选取的水体阈值t满足：

t＝arg max[σ²]＝arg max[w₀·w₁(μ₁-μ₀)²]

其中，σ²为水体与非水体部分的类间方差，μ₀、μ₁为水体和非水体部分的像元均值，w₀、w₁为水体和非水体部分所占影像百分比。

该方法还包括采用Google Earth高精度遥感影像对水体提取结果进行精度验证的步骤。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：