[發明專利]基于多光譜遙感影像的水色異常對象提取方法及系統

在審

• 申請號: 201610111884.7
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105761286A
• 公開（公告）日: 2016-07-13
• 發明（設計）人: 馬萬棟;殷守敬;朱利;王雪蕾;吳迪;王晨;馮愛萍;侯海倩;孟斌
• 申請（專利權）人: 環境保護部衛星環境應用中心
• 主分類號: G06T7/40
• 分類號: G06T7/40;G06T7/00
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 李相雨

1.一種基于多光譜遙感影像的水色異常對象提取方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：

S1、獲取含有水色異常對象的水面的多光譜遙感影像，并根據所獲取的多光譜遙感影像獲取對應的遙感反射率；

S2、對所述遙感反射率進行水陸分離及去云處理，得到水域部分的遙感反射率；

S3、利用所述水域部分的遙感反射率構建多維光譜空間，并對所述多維光譜空間進行主成分分析獲得第一主成分；

S4、計算所述第一主成分的直方圖，設置最小像元灰度值為初始閾值，并把初始閾值作為第一主成分的分割閾值；

S5、利用所述分割閾值對所述第一主成分進行分割，形成目標分量和背景分量兩部分，其中目標分量的灰度均值大于背景分量的灰度均值；

S6、計算目標分量中所有像元的灰度均值以及目標分量中所有像元的個數占第一主成分像元總數的比例；計算背景分量中所有像元的灰度均值和背景分量中所有像元的個數占第一主成分像元總數的比例，并利用所述均值和比例計算目標分量和背景分量之間的類間方差；

S7、判斷目標分量和背景分量之間的類間方差是否大于預定的類間方差，若是，則更新所述預定的類間方差值為當前的類間方差值；若否，則保留當前預定的類間方差值；

S8、將直方圖中所有像元灰度值作為分割閾值從小到大依次遍歷，重復步驟S5-S7，獲取目標分量和背景分量之間的類間方差最大時的像元值，并作為分割閾值；

S9、將分割閾值更新為當前的分割閾值的預定倍數，并利用更新后的分割閾值對所述第一主成分進行分割，形成水色異常對象部分和背景部分；同時根據所述水色異常對象部分確定水色異常對象的位置分布；

S10、對所述水色異常對象部分進行像元統計，并根據統計結果計算水色異常對象分布的面積，獲取水色異常對象的面積和分布。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S4中在計算所述第一主成分生成直方圖，之后利用所述直方圖信息計算所述第一主成分的分割閾值。

3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述預定倍數根據水色異常對象設置。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S3中構建多維光譜空間之后還包括：

對于每一個波段，計算其在不同光譜空間的相關矩陣；

利用所有的所述相關矩陣確定所述第一主成分。

5.根據權利要求1至4任一項所述的方法，其特征在于，所述水色異常對象為水華、滸苔、赤潮、溢油、黑水團或漂浮垃圾。

6.一種基于多光譜遙感影像的水色異常對象提取系統，其特征在于，所述系統包括數據獲取單元、數據分離單元、第一主成分獲取單元、數據處理單元以及分布提取單元；所述數據處理單元包括分割子單元和計算子單元；

所述數據獲取單元用于獲取含有水色異常對象的水面多光譜遙感影像，并根據所獲取的多光譜遙感影像獲取對應的遙感反射率；

所述數據分離單元用于對所述遙感反射率進行水陸分離及去云處理，得到水域部分的遙感反射率；

所述第一主成分獲取單元用于利用所述水域部分的遙感反射率構建多維光譜空間，并對所述多維光譜空間進行主成分分析獲得第一主成分；

所述計算子單元用于所述第一主成分的直方圖，并設置分割閾值為所述最小像元值；所述分割子單元用于利用所述分割閾值對所述第一主成分進行分割，形成目標分量和背景分量；所述計算子單元還用于計算所述目標分量中所有像元的灰度均值以及目標分量中所有像元的個數占第一主成分像元總數的比例，計算所述背景分量中所有像元的灰度的均值和背景分量中所有像元的個數占第一主成分像元總數的比例，利用所述均值和比例計算目標分量和背景分量之間的類間方差，之后所述計算子單元還用于判斷所述目標分量和背景分量之間的類間方差是否大于預定的類間方差，若是，則更新所述預定的類間方差值為當前的類間方差值，若否，則保留當前預定的類間方差值；將直方圖中所有像元值作為分割閾值從小到大依次遍歷，獲取目標分量和背景分量之間類間方差最大時的分割閾值，將當前的分割閾值輸出給所述分布提取單元；

所述分布提取單元用于將分割閾值更新為當前分割閾值的預定倍數，并利用更新后的分割閾值對所述第一主成分進行分割，形成水色異常對象部分和背景部分，之后對所述水色異常對象部分進行像元統計，并根據統計結果計算水色異常對象分布的面積；所述分布提取單元還用于根據所述水色異常對象部分可以確定水色異常對象的位置。