[發(fā)明專(zhuān)利]一種衛(wèi)星遙感影像的城市水體提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611223281.2
• 申請(qǐng)日: 2016-12-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN106650812B
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊帆;郭建華;邵陽(yáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 遼寧工程技術(shù)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06K9/62
• 分類(lèi)號(hào): G06K9/62;G06T5/30;G06T7/13;G06T7/136;G06T7/11
• 代理公司: 沈陽(yáng)東大知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 21109
• 代理人: 李運(yùn)萍

1.一種衛(wèi)星遙感影像的城市水體提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：遙感影像數(shù)據(jù)的預(yù)處理，即對(duì)遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行正射校正和大氣校正；

步驟2：預(yù)處理后的遙感影像數(shù)據(jù)，包括藍(lán)色band1數(shù)據(jù)、綠色band2數(shù)據(jù)、紅色band3數(shù)據(jù)和近紅外band4數(shù)據(jù)，選取預(yù)處理后的遙感影像數(shù)據(jù)中的藍(lán)色band1數(shù)據(jù)代替歸一化差異水體指數(shù)NDWI的計(jì)算公式中的綠色band2數(shù)據(jù)，獲得新的歸一化差異水體指數(shù)NNDWI1，新的歸一化差異水體指數(shù)NNDWI1的計(jì)算公式為：

此計(jì)算公式即為NNDWI1指數(shù)模型，利用此模型通過(guò)閾值分割即得到NNDWI1的閾值分割結(jié)果，也即為NNDWI1水體提取結(jié)果；

步驟3：對(duì)預(yù)處理后的遙感影像數(shù)據(jù)中包括的四個(gè)波段數(shù)據(jù)，即藍(lán)色band1數(shù)據(jù)、綠色band2數(shù)據(jù)、紅色band3數(shù)據(jù)和近紅外band4數(shù)據(jù)進(jìn)行PCA變換，并將PCA變換后的第一主成分分量Component1替代歸一化差異水體指數(shù)NDWI的計(jì)算公式中的綠色band2數(shù)據(jù)，獲得另一個(gè)新的歸一化差異水體指數(shù)NNDWI2，即：

其中，Component1表示PCA變換的第一主成分分量，此計(jì)算公式即為NNDWI2指數(shù)模型，利用此模型通過(guò)閾值分割即得到NNDWI2的閾值分割結(jié)果，也即為NNDWI2的水體提取結(jié)果；

步驟4：將步驟2得到的NNDWI1的閾值分割結(jié)果和步驟3中得到的NNDWI2的閾值分割結(jié)果進(jìn)行疊加，將得到的結(jié)果定義為新的歸一化差異水體指數(shù)NNDWI的閾值分割結(jié)果，即NNDWI1的閾值分割結(jié)果與NNDWI2的閾值分割結(jié)果進(jìn)行疊加，其計(jì)算公式為：

NNDWI＝(segmentation_NNDWI1)∪(segmentation_NNDWI2)

式中segmentation_NNDWI1表示NNDWI1的閾值分割結(jié)果，segmentation_NNDWI2表示NNDWI2的閾值分割結(jié)果，此計(jì)算公式即為NNDWI指數(shù)模型，利用此指數(shù)模型得到NNDWI的水體提取結(jié)果；

步驟5：對(duì)預(yù)處理后的遙感影像數(shù)據(jù)中的近紅外band4數(shù)據(jù)進(jìn)行閾值分割，得到近紅外band4數(shù)據(jù)的閾值分割結(jié)果；

步驟6：對(duì)NNDWI的水體提取結(jié)果中的大面積水體對(duì)象和小面積對(duì)象進(jìn)行分割，NNDWI的水體提取結(jié)果中，像素個(gè)數(shù)大于設(shè)定閾值的為大面積水體對(duì)象，像素個(gè)數(shù)小于等于設(shè)定閾值的為小面積對(duì)象；

步驟7：對(duì)步驟6中得到的小面積對(duì)象進(jìn)行數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)膨脹處理，得到膨脹后的小面積對(duì)象，將步驟5得到的近紅外band4數(shù)據(jù)的閾值分割結(jié)果作為約束條件，即采用膨脹后的小面積對(duì)象和近紅外band4數(shù)據(jù)的閾值分割結(jié)果求交集的方式對(duì)膨脹后的小面積對(duì)象進(jìn)行約束，約束的數(shù)學(xué)表達(dá)式為：

component2＝(dilate_component)∩(segmentation_band4)

式中，dilate_component表示膨脹后的小面積對(duì)象，segmentation_band4表示近紅外band4數(shù)據(jù)的閾值分割結(jié)果，component2表示約束后的小面積對(duì)象；

步驟8：對(duì)步驟7得到的約束后的小面積對(duì)象進(jìn)行陰影檢測(cè)與去除，得到小面積水體對(duì)象；

步驟9：將步驟6中得到的大面積水體對(duì)象與步驟8中得到的小面積水體對(duì)象進(jìn)行疊加，即將步驟6中得到的大面積水體對(duì)象和步驟8中得到的小面積水體對(duì)象求并集，得到衛(wèi)星遙感影像的城市水體提取結(jié)果。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種衛(wèi)星遙感影像的城市水體提取方法，其特征在于，所述的步驟8中的陰影檢測(cè)與去除，是指對(duì)每個(gè)小面積對(duì)象中的每個(gè)像元進(jìn)行波譜關(guān)系的描述，并判斷該像元是否滿足陰影像元的條件，記錄并統(tǒng)計(jì)每個(gè)小面積對(duì)象中陰影像元的個(gè)數(shù)，當(dāng)一個(gè)小面積對(duì)象中陰影像元所占比例大于閾值T時(shí)，把該小面積對(duì)象判定為建筑物陰影對(duì)象，小于等于閾值T時(shí)小面積對(duì)象則判定為小面積水體對(duì)象，陰影像元所占比例即為小面積對(duì)象中陰影像元的個(gè)數(shù)與該小面積對(duì)象中總像元個(gè)數(shù)的比值，區(qū)分小面積對(duì)象中小面積水體對(duì)象和陰影對(duì)象的函數(shù)表達(dá)式為：

式中，n表示某一小面積對(duì)象中總像元個(gè)數(shù)，m為該小面積對(duì)象中陰影像元的個(gè)數(shù)。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種衛(wèi)星遙感影像的城市水體提取方法，其特征在于，所述的陰影像元的條件，是指滿足陰影像元的波譜大小關(guān)系，即滿足以下三個(gè)不等式條件之一：