[發(fā)明專利]一種基于一維數(shù)組結(jié)構(gòu)的遙感影像NDVI并行提取方法

在審

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• 申請日: 2017-09-05
• 公開（公告）號: CN107688794A
• 公開（公告）日: 2018-02-13
• 發(fā)明（設計）人: 左憲禹;商東東;鄭逢斌;郭拯危;李佩琛
• 申請（專利權(quán)）人: 河南大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/46;G06T1/60
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司41111
• 代理人: 陳勇

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感應用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于一維數(shù)組結(jié)構(gòu)的遙感影像NDVI并行提取方法。

背景技術(shù)

歸一化植被指數(shù)(NDVI)研究是遙感應用的一個主要領(lǐng)域，同時也是遙感學科的重要研究問題；隨著我國自主研發(fā)的高分系列衛(wèi)星陸續(xù)升空，衛(wèi)星傳回的遙感數(shù)據(jù)量越來越大，遙感數(shù)據(jù)呈幾何級的增長,這樣就產(chǎn)生了海量的遙感影像數(shù)據(jù)；針對海量遙感數(shù)據(jù)的發(fā)展趨勢，如何從海量遙感數(shù)據(jù)中高效、實時提取NDVI已成為實際應用過程中亟需解決的問題。目前查閱國內(nèi)外關(guān)于歸一化植被指數(shù)(NDVI)研究的相關(guān)文獻，現(xiàn)有的NDVI處理算法都是基于矩陣對象，分別對紅波段和近紅外波段圖像進行處理，基于矩陣對象每次對圖像進行操作就會遍歷矩陣的行和列，在讀寫以及處理圖像時會在循環(huán)執(zhí)行上大量耗時，并且在計算NDVI時需要對紅波段和近紅外波段圖像進行兩次圖像預處理操作也消耗了大量的時間，同時，在遙感應用領(lǐng)域和高性能計算領(lǐng)域，也沒有學者考慮通過降低圖像的存儲維度、合并紅波段和近紅外波段圖像來進行處理；傳統(tǒng)的NDVI提取方法，在當前海量遙感數(shù)據(jù)背景下，存在有處理效率低等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足和缺陷，提供一種基于一維數(shù)組結(jié)構(gòu)的遙感影像NDVI并行提取方法，能夠從海量遙感數(shù)據(jù)中快速、高效地提取NDVI。

為實現(xiàn)所述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：

一種基于一維數(shù)組結(jié)構(gòu)的遙感影像NDVI并行提取方法，包括以下步驟：

步驟1：讀取圖像數(shù)據(jù)，讀取同一原始遙感影像中的可見光紅波段和近紅外波段圖像數(shù)據(jù)；所述的可見光紅波段圖像數(shù)據(jù)和近紅外波段圖像的數(shù)據(jù)大小相同；

步驟2：降低圖像存儲維度，按照矩陣存儲的像元值與數(shù)組存儲一對一的映射關(guān)系，分別將讀取的可見光紅波段圖像和近紅外波段圖像的存儲方式由矩陣存儲轉(zhuǎn)為一維數(shù)組存儲，得到以一維數(shù)組ArrRed存儲的可見光紅波段圖像和一維數(shù)組ArrNir存儲的近紅外波段圖像；

步驟3：圖像數(shù)據(jù)預處理，將存儲方式均為一維數(shù)組存儲ArrRed的可見光紅波段圖像和一維數(shù)組ArrNir存儲的近紅外波段圖像合并為一個包含兩行一維數(shù)組ArrRed和ArrNir的第一數(shù)組，并對該數(shù)組進行預處理；

步驟4：獲取以數(shù)組方式存儲的遙感影像NDVI，進行步驟3所述的預處理后，得到一個包含兩行一維數(shù)組ArrRed2存儲的可見光紅波段圖像和一維數(shù)組ArrNir2存儲的近紅外波段圖像的第二數(shù)組，并對其計算獲取遙感影像NDVI；

步驟5：獲得以矩陣方式存儲的遙感影像NDVI，將步驟4獲取的遙感影像NDVI的存儲方式，按照矩陣存儲和數(shù)組存儲的一對一映射關(guān)系，由一維數(shù)組轉(zhuǎn)為矩陣進行存儲，獲得以矩陣方式存儲的遙感影像NDVI，最終得到提取的遙感影像NDVI。

進一步地，所述的步驟2-步驟5的處理過程均采用了OpenMP并行編程技術(shù)。

進一步地，步驟1中所述的讀取圖像數(shù)據(jù)采用OpenCV中的imread函數(shù)對可見光紅波段圖像和近紅外波段圖像進行讀取，并設兩個圖像的大小均為N*M，N和M均是大于0的整數(shù)。

進一步地，步驟2所述的降低圖像存儲維度是將存儲在大小均為N*M的矩陣中的可見光紅波段圖像和近紅外波段圖像的像素值，按照矩陣存儲和數(shù)組存儲的一對一的映射關(guān)系，分別映射到兩個長度為n＝N*M的一維數(shù)組中，所述的矩陣存儲和數(shù)組存儲的一對一的映射關(guān)系為：

設(j，k)為可見光紅波段圖像中的一個像素點，則(j，k)在一維數(shù)組中的位置為[j*M+k]，并將(j，k)在可見光紅波段圖像上的像素值存儲在ArrRed[j*M+k]中；

設(j，k)為近紅外波段圖像中的一個像素點，則(j，k)在一維數(shù)組中的位置為[j*M+k]，并將(j，k)在近紅外波段圖像上的像素值存儲在ArrNir[j*M+k]中；

在映射中，若發(fā)現(xiàn)DN值，則將該像素點的像素值設為0。

進一步地，步驟3中所述的圖像數(shù)據(jù)預處理為圖像增強處理，具體包括以下步驟：

步驟3.1：對一維數(shù)組ArrRed、ArrNir中存儲的可見光紅波段圖像、近紅外波段圖像的數(shù)據(jù)分別進行圖像灰度直方圖計算，獲得可見光紅波段圖像灰度直方圖的最大值、可見光紅波段圖像灰度直方圖的最小值、近紅外波段圖像灰度直方圖的最大值和近紅外波段圖像灰度直方圖的最小值；