[發明專利]基于圖像分割的海洋鋒面提取方法

有效

• 申請號: 201710452225.4
• 申請日: 2017-06-15
• 公開（公告）號: CN107274420B
• 公開（公告）日: 2020-08-14
• 發明（設計）人: 周為峰;黎安舟;戴陽;唐峰華;張衡
• 申請（專利權）人: 中國水產科學研究院東海水產研究所
• 主分類號: G06T7/12
• 分類號: G06T7/12;G06T7/136;G06T7/194
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 張磊

1.基于圖像分割的海洋鋒面提取方法，其特征在于步驟如下：

（1）利用遙感技術獲取海洋水文要素圖像，作為后續鋒面提取步驟的基礎數據；

（2）利用中值濾波對步驟（1）得到的海洋水文要素圖像進行處理，以削弱圖像噪聲；

（3）對步驟（２）經過中值濾波處理后的圖像采用區域生長的方法進行圖像分割，將圖像分割成若干性質不同的獨立區域，并輸出圖像分割結果圖，獲得海洋水文若干不同性質的區域；即以種子像元為起點，將待歸并像元與已歸并像元視為同一組數據，若該組數據變異系數小于所設定的變異系數閾值，則將待歸并像元歸并到待生長區域中；

按照待歸并像元與待生長區域的已歸并像元作為同一組數據時的變異系數從低到高的順序依次判斷待歸并像元是否符合生長準則；

其中：圖像分割的具體步驟如下：

（3.1）根據海洋水文要素圖像特征選擇一個合適的種子像元，即第一個待生長區域的生長起點；

（3.2）搜索該種子像元的鄰域像元，將鄰域像元中未被歸并的像元作為待歸并像元；

（3.3）按照待歸并像元與待生長區域的已歸并像元作為同一組數據時的變異系數從低到高的順序依次判斷待歸并像元是否符合生長準則，若符合生長準則，則將其歸并到該待生長區域中；

生長準則為：將待歸并像元與已歸并像元視為同一組數據，若該組數據變異系數小于所設定的閾值，則將待歸并像元歸并到該待生長區域中；

變異系數的計算公式為：，式中，為該組數據的標準偏差，為該組數據的平均值；

若無可歸并的鄰域像元，則該待生長區域生長完畢，并將第一個未歸并像元作為下一待生長區域的種子像元并返回步驟（3.2）；

（3.4）將所有可歸并的鄰域像元歸并后，搜索與該待生長區域相鄰的未歸并像元，重復步驟（3.2）、（3.3）；

（3.5）若無未歸并像元，則圖像分割完畢，得到若干性質不同的獨立區域；

（4）搜索步驟（3）中分割得到的每個獨立區域的邊界；

（5）利用zhang-suen法對步驟（4）中得到的每個獨立區域的邊界進行細化，得到寬度為單像元大小的區域邊界，并輸出細化后的區域邊界圖，每個區域邊界像元都是待提取的鋒面像元；

（6）計算經過步驟（２）中值濾波后得到的圖像分割結果圖中的像元梯度；

像元梯度計算的公式為：

式中，Grad為像元梯度，、分別為像元東西方向和南北方向上的梯度，i、j分別為像元在圖像矩陣中的行、列號， △x、△y分別是圖像x、y方向上像元的大小，即圖像空間分辨率；

（7）梯度圖像二值化并輸出梯度二值化結果圖；

選擇合適的梯度閾值，對步驟（6）中得到的像元梯度進行二值化處理，得到梯度二值化結果圖，將高于梯度閾值的像元設為前景像元，低于梯度閾值的像元設為背景像元；

（8）鋒面像元篩選

將步驟（5）經過細化后得到的區域邊界圖與步驟（７）經過二值化處理得到的梯度二值化結果圖進行比較，將步驟（5）所得的區域邊界與步驟（７）所得的梯度二值化結果圖的前景像元位置不對應的區域邊界像元剔除，相同位置上的區域邊界像元則將其標記為鋒面像元，最終完成海洋鋒面的提取。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于步驟（3）中將海洋水文要素圖像分割成若干不同性質的區域，然后在區域的基礎上進行區域邊界檢測，分割后得到的區域邊界較為平滑且有很好的連續性，從而減少了以單個像元為基礎進行鋒面提取時容易出現的破碎鋒。