[發明專利]一種GF?4衛星遙感影像的水體提取方法

在審

• 申請號: 201611005727.4
• 申請日: 2016-11-16
• 公開（公告）號: CN106950177A
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發明（設計）人: 唐娉;張偉;趙理君;李素菊;崔燕;劉明
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數字地球研究所;民政部國家減災中心
• 主分類號: G01N21/17
• 分類號: G01N21/17
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種GF-4衛星遙感影像的水體提取方法，其特征在于：

對于給定的GF-4衛星遙感影像，進行幾何和輻射校正；

基于上述校正完后的影像，分別進行主成分變換(Principal Component Analysis，PCA)、求取歸一化差分水體指數(Normalized Difference Vegetation Index，NDWI)與歸一化差分植被指數(Normalized Difference Water Index，NDWI)，然后將遙感影像與第一個主成分PC1、第二個主成分PC2、NDWI和NDVI按波段合成得到波段合成影像；

由于影像的光譜值與PC1、PC2、NDWI和NDWI量綱不同，基于上述得到合成的影像，按波段進行歸一化，得到歸一化合成影像；

基于上述得到的歸一化合成影像，進行水體樣本選擇構建水體樣本庫，計算影像中各個像元與水體樣本的光譜角，生成光譜角結果圖；

基于上述的光譜結果圖，通過設定閾值進行水體提取，得到水體提取初步結果圖；

基于上述水體提取初步結果圖進行分類后處理，得到水體提取結果圖。

2.根據權利要求1中所述的幾何和輻射校正，其特征在于：

幾何校正通過GF-4衛星自帶的有理函數模型實現，輻射校正則從影像的XML頭文件中讀取定標系數，通過大氣校正軟件ACTOR-3運用SRTM 90m的DEM數據進行大氣校正，得到校正以后的影像。

3.根據權利要求1中所述的波段合成影像的生成，其特征在于：

對完成幾何和輻射校正的影像，分別進行PCA、求取NDWI與NDWI，然后將遙感影像與第一個主成分PC1、第二個主成分PC2、NDWI和NDVI按波段合成組合成一個新的影像，得到波段合成影像。

4.根據權利要求1中所述的歸一化合成影像的生成，其特征在于：

由于影像的光譜值與PC1、PC2、NDWI和NDWI量綱不同，為了后續求取光譜角，需要進行歸一化。按波段將每個波段的值歸一化到0-1，得到歸一化后的合成影像；

5.根據權利要求1中所述的光譜角結果圖的生成，其特征在于：

首先從歸一化后的合成影像中選取水體樣本構建水體樣本庫，然后從水體樣本庫隨機選取N個樣本，N為正整數，N的取值范圍為10～50；分別按公式計算各像元與這N個水體樣本之間的光譜角度，將計算結果按升序排列，取第一個結果作為最終光譜角度值，為影像像元與水體樣本之間的夾角，X^*1為歸一化合成影像的光譜曲線矢量，Y^*1為水體樣本光譜曲線矢量。

6.根據權利要求1中所述的水體提取初步結果圖的生成，其特征在于：

對于生成的光譜角結果圖，設定角度閾值T，T為正數，對于光譜角度小于T的像元，將其劃歸為水體類別，對于光譜角度大于等于T的像元，將其劃歸為非水體類別，生成水體提取初步結果圖。

7.根據權利要求1中所述的水體提取結果圖的生成，其特征在于：

基于上述水體提取初步結果圖，對于圖像中的每一個像元，計算其8鄰域范圍內各像元類別出現的頻數，取頻數最高者對應的類別，記為Cmax，如果Cmax的頻數為1，則不對當前像元進行處理，否則，賦予當前像元類別為Cmax，得到水體提取結果圖。