[發(fā)明專利]一種基于遙感圖像的沙波體范圍檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510067527.0
• 申請日: 2015-02-09
• 公開（公告）號: CN104599282B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張華國;史愛琴;厲冬玲;傅斌;樓琇林
• 申請（專利權(quán)）人: 國家海洋局第二海洋研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 浙江英普律師事務(wù)所33238
• 代理人: 陳小良

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感技術(shù)應(yīng)用和淺海地形監(jiān)測領(lǐng)域，特別是一種基于遙感圖像的沙波體范圍檢測方法。

背景技術(shù)

海底地形測繪是探索和研究海洋的第一步，是開發(fā)和保護(hù)海洋的首要條件，也是現(xiàn)今海洋學(xué)研究的迫切需求。在回聲測深儀發(fā)明之前，主要靠測深桿和測深錘來測量水深，測量精度較差。20世紀(jì)20年代回聲測深儀出現(xiàn)之后，現(xiàn)代意義上海圖的繪制才得以實(shí)現(xiàn)。但早期的測深儀為單波束發(fā)射，一次發(fā)射只能得到測量船正下方的水深，因而只能實(shí)現(xiàn)點(diǎn)、線測量，無法反映測線之間的地形地貌。1970年代中期出現(xiàn)的多波束測深技術(shù)實(shí)現(xiàn)了帶狀測量(最大寬度可達(dá)水深的7倍)，顯著提高了測深效率。盡管如此，限于測量周期長、人力消耗大和資金需求高等方面的劣勢，在地形高變化的淺海區(qū)域進(jìn)行大范圍的動態(tài)變化監(jiān)測任務(wù)中，僅依賴多波束測深方法仍然很難滿足需求。對于淺海區(qū)域廣泛分布的淺海沙波地形動態(tài)變化監(jiān)測，需要掌握沙波的位置和沙波體范圍等信息的基礎(chǔ)，通過多期比較分析，確定沙波的新生、移動、形態(tài)改變和消亡等動態(tài)變化信息。如何充分發(fā)揮遙感技術(shù)的大范圍高動態(tài)觀測能力，對淺海沙波區(qū)的沙波范圍進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測，對于掌握地形演化規(guī)律和特征都有十分重要的意義。

本發(fā)明針對廣泛分布的淺海沙波分布區(qū)進(jìn)行地形變化動態(tài)監(jiān)測的需求，利用遙感技術(shù)方法的大范圍覆蓋和高頻率重訪的能力，基于遙感圖像中所包含的因沙波地形對水動力調(diào)制而引起的灰度差異特征信息(亮暗條紋信息)，提取淺海沙波體的范圍，用于淺海沙波的識別管理與沙波地形動態(tài)變化監(jiān)測。從檢索到的公開資料看，尚未有基于遙感方法進(jìn)行淺海沙波體范圍快速確定的方法。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種新的基于遙感圖像的沙波體范圍檢測方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

一種基于遙感圖像的沙波體范圍檢測方法，包括以下步驟：

(1)通過遙感器獲取沙波紋理分布的遙感圖像，提取沙波波脊線；

(2)以沙波波脊線的一個(gè)端點(diǎn)為起點(diǎn)，等間距地添加檢測點(diǎn)；

(3)基于檢測點(diǎn)添加檢測線；

(4)將檢測線疊加于遙感圖像上，以檢測點(diǎn)為起點(diǎn)，獲得檢測線位置上的遙感圖像像元的灰度值，經(jīng)過歸一化處理得到檢測線的遙感圖像剖面線；

(5)對獲得的每一條檢測線的遙感圖像歸一化剖面線采用均值濾波法進(jìn)行平滑處理，獲得平滑灰度剖面線；

(6)對平滑灰度剖面線進(jìn)行梯度計(jì)算，獲得梯度剖面線；

(7)從沙波波脊線出發(fā)，依次讀取梯度值進(jìn)行判定，當(dāng)梯度值小于判斷閾值S時(shí)，則此梯度值所在數(shù)據(jù)點(diǎn)作為該檢測線的范圍分界點(diǎn)；

(8)將全部檢測線的范圍分界點(diǎn)連線，得到沙波體范圍。

作為優(yōu)選，所述步驟(1)中提取沙波波脊線，根據(jù)遙感圖像上沙波紋理分布特征，亮暗條紋相接處為沙波波脊線的位置，采用人機(jī)交互方法提取相應(yīng)的沙波波脊線。

作為優(yōu)選，所述步驟(2)中等間距地添加檢測點(diǎn)，檢測點(diǎn)的分布間距為5到10個(gè)遙感圖像像元點(diǎn)，檢測點(diǎn)采用均勻分布的原則生成，具體步驟如下：

(21)根據(jù)沙波波脊線的長度、遙感圖像的像元尺寸，計(jì)算確定檢測點(diǎn)的間距r，間距r為遙感圖像空間分辨率的5-10倍；

(22)以沙波波脊線的一個(gè)端點(diǎn)為起點(diǎn)，以距離r為步長，依次確定檢測點(diǎn)的位置，添加檢測點(diǎn)。

作為優(yōu)選，所述步驟(3)中基于檢測點(diǎn)添加檢測線，首先基于每一個(gè)檢測點(diǎn)分別向兩側(cè)添加垂直于沙波波脊線的檢測線；其次在沙波波脊線兩端，分別添加至少3條接近于或等于均勻間隔的檢測線。

作為優(yōu)選，所述步驟(4)中，將檢測線疊加于遙感圖像上，從遙感圖像上獲得與檢測線相交的所有像元點(diǎn)，并讀取其灰度值，經(jīng)過歸一化處理，得到檢測線的遙感圖像剖面線；所述歸一化處理方法為：

(41)通過比較和計(jì)算獲得該檢測線上所有像元灰度值的平均值(DN_a)、最大值(DN_max)和最小值(DN_min)；

(42)計(jì)算任意像元點(diǎn)的歸一化像元值，計(jì)算公式如下：