[發(fā)明專利]一種基于水體指數(shù)的亞像元級水體提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510268401.X
• 申請日: 2015-05-22
• 公開（公告）號: CN104933703B
• 公開（公告）日: 2019-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 謝歡;羅新;童小華;許雄;陳鵬;劉世杰
• 申請（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11
• 代理公司: 上海科盛知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31225
• 代理人: 應(yīng)小波

1.一種基于水體指數(shù)的亞像元級水體提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)水陸混合像元提取；

2)水陸端元光譜選??；

3)水體豐度估計；

所述的2)具體為：

利用遙感影像上鄰近地物相似性原理，動態(tài)選取鄰近純凈水體和鄰近最優(yōu)純凈陸地光譜作為水陸混合像元中水體端元和陸地端元的光譜；

所述的3)具體為：利用全約束線性混合像元分解的方法對水陸混合像元中水體百分比含量進(jìn)行估計；

以亞像元級細(xì)小水體為提取目標(biāo)，以Landsat OLI多光譜遙感影像為實(shí)驗數(shù)據(jù)，對亞像元級水體提取方法展開探索，實(shí)現(xiàn)對亞像元級細(xì)小水體的準(zhǔn)確提取；

所述的水陸混合像元提取具體為：

在對水陸混合像元進(jìn)行水體百分?jǐn)?shù)含量進(jìn)行估計之前，首先要提取出含有水體的混合像元，在像元級水體提取方法中，利用水體指數(shù)對遙感影像進(jìn)行波段計算時，水體和陸地在水體指數(shù)值圖像直方圖統(tǒng)計中會形成兩個區(qū)分度明顯的波峰，兩個波峰之間有一段過渡帶，在對像元級水體提取時，選取過渡帶中心作為水體閾值進(jìn)行水陸分割，水體指數(shù)的原理是根據(jù)水體和陸地的光譜特征對水體信息進(jìn)行增強(qiáng)，同時對陸地信息進(jìn)行抑制，以此在影像上形成區(qū)分度明顯的兩類像元；對于水體指數(shù)值圖像直方圖統(tǒng)計兩個峰值周圍的像元，其像元光譜特征明顯，為純凈的水體或純凈陸地像元，而在兩峰之間過渡帶上的像元，由于其像元光譜特征混淆，水體指數(shù)難以實(shí)現(xiàn)對其進(jìn)行增強(qiáng)或抑制的效果，通過實(shí)驗發(fā)現(xiàn)，該過渡帶像元為水陸混合像元，選擇水陸區(qū)分性能最好的水體指數(shù)MNDWI來進(jìn)行水陸混合像元的提??；

水體豐度估計具體為：

在線性混合像元分解模型中，混合像元光譜被認(rèn)為是由各端元光譜根據(jù)端元在混合像元中所占比重線性加權(quán)組合而成，在本次亞像元級水體提取研究中，同樣將混合像元光譜看作是由水體端元與陸地端元線性組合而成，同時需滿足兩個約束條件：(1)端元豐度之和為1，(2)端元豐度取值區(qū)間為0～1，混合像元分解模型定義如下：

ρ_m＝ρ_l×f_l+ρ_w×f_w+σ (2)

f_l+f_w＝1 (3)

0≤f_w,f_l≤1 (4)

其中ρ_l、ρ_w和ρ_m分別表示陸地端元、水體端元以及混合像元的反射率，f₁和f_w表示陸地端元和水體端元的豐度，σ表示殘差，根據(jù)公式(2)(3)，水體豐度即為：

|σ|＝min＜0.1 (6)

在公式(5)中，ρ_m為已知量，ρ_w和ρ_l根據(jù)ρ_w和ρ_l根據(jù)水陸混合像元提取方法獲得，當(dāng)滿足殘差σ的一維范數(shù)最小且最小值小于0.1時，所求f_w為混合像元水體豐度值，若殘差σ的一維范數(shù)最小但不小于0.1，則令混合像元水體豐度值為0。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于水體指數(shù)的亞像元級水體提取方法，其特征在于，所述的水體指數(shù)MNDWI具體為：

其中ρ(Green)表示地物在綠光波段上的反射率，ρ(MIR)表示地物在中紅外波段上的反射率。