[發明專利]基于TM影像的水體信息提取方法

無效

• 申請號: 201210422394.0
• 申請日: 2012-10-29
• 公開（公告）號: CN102930496A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 畢碩本;王啟富;畢勝杰;梁靜濤;喬文文
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G06T1/00
• 分類號: G06T1/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術領域

本發明屬于遙感技術、GIS技術的交叉領域，特別涉及一種基于圖像處理的水體信息提取方法。

背景技術

遙感技術是一種不直接接觸探測目標，從遠距離感知目標反射或自身輻射的電磁波、可見光、紅外線對目標進行探測和判斷譯讀，從而揭示目標特性的綜合性探測技術。遙感技術由于其具有的覆蓋范圍廣、光譜范圍大、時空分辨率高、光譜分辨率高、穿透能力強、對考古文物的無損探測等優點，在很多領域獲得了很好的應用。

地物的電磁輻射信息通過遙感系統的記錄、傳送、加工及轉化后即能得到我們所使用的遙感影像數據。遙感影像處理的方法、步驟、方案的選擇以及程序設計都要從遙感影像的特征和處理目的出發，遙感影像處理也就是對影像信息的加工和提取的過程。

地理信息系統（GIS）是20世紀60年代中期興起的一門交叉邊緣學科。GIS利用計算機建立地理數據庫，將空間實體的分布狀況拆分成若干屬性進行數字存儲，建立數據管理系統，同時開發出各種分析和處理功能，并將處理結果以地圖、圖元及數據的形式表示出來。

TM影像（指美國陸地衛星4-5號專題制圖儀（thematic?mapper）所獲取的多波段掃描影像）記載了地物對電磁波的反射信息和地物自身的熱輻射信息。各地物由于其物化性質的差異，從而導致它們對電磁波的反射不同，以及其熱輻射也不完全相同。對于水體來說，它幾乎吸收了近紅外和中紅外波段內的全部入射能量，因此，這兩個波段上，水體較容易與其他地物區分開來。水體在這兩個波段上呈現出暗色調，而土壤、植被則呈現出相對較亮的色調。但是，在山區，由于受到山體陰影的影響,使得在陰坡面近紅外、中紅外兩個波段的反射能量特別低，也呈現出暗色調。水體與山體陰影的混淆使得閾值法提取水體信息在這兩個波段上難以進行。

常見的基于TM影像的水體提取方法主要有單波段閾值法、譜間關系法、歸一化水體指數法和IHS變換法，下面分別進行介紹。

單波段閾值法的主要思想是：在水陸敏感的第5波段，通過設定閾值即可將水體提取出來。單波段閾值法存在固有缺陷：閾值太小，提取到的山體陰影信息會增多；閾值太大，則很多水體信息會被忽略。而且，單波段閾值法提取水體在閾值設置上具有盲目性，需要大量的計算才能獲得較好的效果。單波段閾值法可以通過諸如直方圖統計法等方法來輔助獲取閾值并進行優化，加快最優閾值的計算，但是仍舊不能消除山體陰影較多等不足。

譜間關系法利用水體具有的(TM2+TM3)＞(TM4+TM5)這一獨特的譜間關系特征構建模型來進行水體提取，并用TM的4、3、2作假彩色合成影像來目視檢驗譜間關系法提取水體的效果。經典譜間關系法提取出來的水體較“純凈”，能有效地去除山體陰影的影響，不足之處是對細小河流的提取效果不明顯。

歸一化水體指數法是指利用歸一化水體指數來提取水體信息。歸一化水體指數法對水體的提取效果一般，對細小水體的提取并沒有什么幫助；歸一化水體指數法提取出的水體中仍舊包含大量的山體陰影信息，甚至比譜間關系法提取出水體里包含的山體陰影還要多。

IHS(Intensity，Hue，Saturation)空間變換法提取水體，先對TM影像進行IHS變換，然后利用特定的閾值范圍進行水體信息的提取。IHS變換法提取水體能有效去除山體陰影的影響，并且能提取到少部分較細小河流。

同時，現有算法在準確率方面都存在不足，如表1所示：

表1