[發明專利]一種融合多光譜遙感數據和夜間燈光遙感數據的城市邊界提取方法

有效

• 申請號: 201610113115.0
• 申請日: 2016-02-29
• 公開（公告）號: CN105701483B
• 公開（公告）日: 2018-10-26
• 發明（設計）人: 陶超;柯文聰;鄒濱;馬進龍;劉瑩;鄒崢嶸
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所 43114
• 代理人: 龔燕妮

1.一種融合多光譜遙感數據和夜間燈光遙感數據的城市邊界提取方法，其特征在于，包括以下幾個步驟：

步驟1：影像預處理；

對同一場景的多光譜遙感影像和夜間燈光遙感影像進行坐標轉換，統一轉為UTM投影坐標系；

對坐標轉換后的夜間燈光遙感影像進行重采樣至與坐標轉換后的多光譜遙感影像的空間分辨率相同，獲得Landsat圖像數據I₀；

步驟2：自動提取正負樣本；

首先利用Landsat圖像數據I₀提供的光譜信息計算不透水面指數得到初始不透水面圖像I₁，然后結合坐標轉換后的夜間燈光遙感數據提供的初始燈光指數圖像I₂，自動提取正負樣本；

所述正負樣本的自動提取過程如下：

A1：對初始不透水面圖像I₁進行Otsu閾值分割，得到二值分割后的二值化不透水面圖像I₃；

其中，(i，j)表示圖像中的像素坐標，th₁為Otsu閾值分割方法自適應選取的分割閾值；

A2：對初始燈光指數圖像I₂進行Otsu閾值分割，得到二值分割后的二值化燈光指數圖像I₄；

其中，(i，j)表示圖像中的像素坐標，th₂為Otsu閾值分割方法自適應選取的分割閾值；

A3：計算二值化燈光圖像I₄中像素值為1的所有像素在初始燈光指數圖像I₂中對應像素的像素值的平均值th₃，以及像素值為0的所有像素在初始燈光指數圖像I₂中對應像素的像素值的平均值th₄；

A4：對二值化不透水面圖像I₃進行格網劃分，然后計算各個格網單位所包含像素對應的不透水面指數平均值a₁和燈光指數平均值a₂：

如果a₁≥th₁且a₂≥th₃，則將該格網單元中的所有像素提取至候選正樣本集合P₁；

如果a₂≤th₄，則將該格網單元中的所有像素提取至候選負樣本集合N₁；

A5：從候選正樣本集合P₁和候選負樣本集合N₁中分別隨機提取50％的正負樣本構造最終的正樣本集合P₂和負樣本集合N₂；

步驟3：利用步驟2獲得的正負樣本進行城市邊界提取；

步驟3.1：首先提取用于描述正負樣本的分類特征F＝P₂(f)+N₂(f),f＝{f₁,f₂,f₃,f₄}；

其中，f為影像特征集合，f₁為從Landsat圖像數據I₀中提取的像素的7維光譜特征，f₂為從Landsat圖像數據I₀中提取的像素的2維紋理特征，f₃為從初始不透水面圖像I₁中提取的像素的1維的不透水指數特征，f₄為從初始燈光指數圖像I₂中提取的像素的1維的燈光指數特征，P₂為正樣本集合中所有像素對應影像中的位置，N₂為負樣本集合中所有像素對應影像中的位置；

然后利用正負樣本的分類特征訓練SVM分類器，再用訓練好的分類器對待分類的場景的影像特征集合f進行分類，得到城市區域和非城市區域；

步驟3.2：利用獲得的城市區域，進行分類后處理，確定出城市邊界；

所述分類后處理包括對城市區域填充內部空洞以及剔除小圖斑操作，其中，剔除圖斑的閾值為3×3像素。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述燈光遙感數據的重采樣處理是指重采樣方法采用三次卷積內插法。