[發(fā)明專利]一種面向多源遙感影像的海岸線自動(dòng)提取及偏差糾正方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710481284.4
• 申請(qǐng)日: 2017-06-22
• 公開（公告）號(hào): CN107341809B
• 公開（公告）日: 2020-11-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 喬剛;米環(huán);李洪偉;曹雨佳;吳藝君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 同濟(jì)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/12
• 分類號(hào): G06T7/12;G06T7/136
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

本發(fā)明涉及一種面向長(zhǎng)時(shí)間序列多源遙感影像數(shù)據(jù)的海岸線自動(dòng)提取及偏差糾正方法。對(duì)于LANDSAT多波段影像數(shù)據(jù)，海岸線提取算法主要是結(jié)合水體和非水體的光譜特征，采用改進(jìn)的歸一化差異水體指數(shù)算法(MNDWI)進(jìn)行波段運(yùn)算，通過大律法(Otsu)自適應(yīng)計(jì)算閾值，實(shí)現(xiàn)圖像二值化，進(jìn)而自動(dòng)提取海岸線；對(duì)于1960?1980年代高分辨率的DISP全色波段影像，本算法主要是在去除噪聲的基礎(chǔ)上，利用基于規(guī)則的特征提取算法實(shí)現(xiàn)海岸線自動(dòng)提取。由于遙感數(shù)據(jù)空間分辨率差異較大，故本發(fā)明在評(píng)估海岸線偏差的基礎(chǔ)上，以高空間分辨率的DISP影像提取結(jié)果為參考，對(duì)LANDSAT影像提取結(jié)果進(jìn)行偏差糾正。根據(jù)所述方法制圖，可為分析海岸線變遷提供數(shù)據(jù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙感影像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種面向多源遙感影像的海岸線自動(dòng)提取及偏差糾正方法，主要面向多源遙感影像，即以不同空間分辨率、不同波段數(shù)等為特征的遙感影像的海岸線自動(dòng)提取、以及糾正因不同空間分辨率引起的偏差的方法。

背景技術(shù)

海岸帶是人類生產(chǎn)開發(fā)活動(dòng)的主要區(qū)域，其豐富的資源優(yōu)勢(shì)成為人類的寶貴財(cái)富。海岸線作為海岸帶最重要的空間要素之一，其變化是海岸帶變化的直接表現(xiàn)。遙感以其全天候、大范圍、同步觀測(cè)獲取不同尺度時(shí)空信息等特點(diǎn)，為監(jiān)測(cè)海岸線的動(dòng)態(tài)變化提供一種方便和重要的方法。通過遙感數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)海岸線變遷，為現(xiàn)在海岸開發(fā)現(xiàn)狀的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供科學(xué)依據(jù)，也為相關(guān)部門實(shí)施針對(duì)性的防護(hù)措施提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

LANDSAT是美國(guó)國(guó)家航空天局(NASA)的陸地衛(wèi)星計(jì)劃，主要獲取1970年代以后的數(shù)據(jù)。因其影像數(shù)據(jù)可以免費(fèi)獲取以及具有較高分辨率等優(yōu)點(diǎn)，在海岸線變遷等研究中得到廣泛應(yīng)用，然而該數(shù)據(jù)對(duì)更早期的海岸線變遷認(rèn)識(shí)不足。1995年美國(guó)解密的第一代高分辨衛(wèi)星數(shù)據(jù)--偵查衛(wèi)星影像(Declassified Intelligence Satellite Photographs,DISP)，填補(bǔ)了1960年代的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)空白。基于該多源影像數(shù)據(jù)，可以對(duì)更長(zhǎng)時(shí)間序列的海岸線變遷規(guī)律及演變趨勢(shì)進(jìn)行科學(xué)研究。

海岸線作為遙感圖像的邊緣特征，其提取可以通過邊緣特征提取算子來實(shí)現(xiàn)，如經(jīng)典的邊緣提取算法Sobel、Roberts、Prewitt、Canny、小波、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)等。海岸線作為海陸分界線，對(duì)于多波段遙感影像也可以通過波段運(yùn)算分離水體和非水體，進(jìn)而得到海岸線，如歸一化差異水體指數(shù)法(Normalized Difference Water Index,NDWI)、改進(jìn)的歸一化差異水體指數(shù)法(Modified Normalized Difference Water Index，MNDWI)等。此外，基于不同地物空間、紋理及光譜等特征，采用面向?qū)ο蟮姆诸惙椒ㄟM(jìn)行海岸線提取，也能得到較理想的海岸線結(jié)果。

基于LANDSAT影像和DISP影像提取海岸線，由于兩者具有不同的空間分辨率、波段特征，即：LANDSAT MSS分辨率為78m，LANDSAT TM/ETM+/OLI為30m的多光譜影像；DISP影像由多個(gè)衛(wèi)星任務(wù)獲得，其均為空間分辨率高于10m的全色影像，同時(shí)由于DISP影像以膠片形式采集，后經(jīng)掃描后所得的影像噪聲較大，所以無法采用單一的方法對(duì)兩類數(shù)據(jù)提取高精度的海岸線。此外，兩者空間分辨率相差較大，對(duì)海岸線提取結(jié)果影響較為明顯，需要糾正因不同空間分辨率對(duì)海岸線結(jié)果的影響。融合長(zhǎng)時(shí)間序列多源遙感影像進(jìn)行海岸線提取，為后期海岸線變遷提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。根據(jù)兩類數(shù)據(jù)屬性特點(diǎn)，客觀上需要研發(fā)新的面向多源遙感影像的海岸線自動(dòng)提取及偏差糾正方法，可以穩(wěn)健、自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)海岸線提取。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種面向多源遙感影像的海岸線自動(dòng)提取及偏差糾正方法，面向具有不同空間分辨率、不同波段特征的遙感影像，例如DISP影像和LANDSAT影像，提出海岸線自動(dòng)提取及因不同空間分辨率引起的偏差糾正方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：