[發(fā)明專利]基于并行算法的高分辨率遙感影像的地表覆蓋分類方法

有效

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• 申請日: 2017-11-16
• 公開（公告）號: CN107909039B
• 公開（公告）日: 2020-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鐘燕飛;趙濟(jì);呂鵬遠(yuǎn);王晶;馬愛龍;劉艷飛;伍絲琪;張良培
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06T7/187
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

本發(fā)明公開了一種基于并行算法的高分辨率遙感影像的地表覆蓋分類方法，包括：S1根據(jù)計(jì)算機(jī)的個(gè)數(shù)對高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行切分，獲得切分后的高分辨率遙感影像塊；S2基于OpenMP并行框架將所有高分辨率遙感影像塊分配給m個(gè)處理器，并發(fā)的執(zhí)行地表覆蓋分類處理；S3按照數(shù)據(jù)切分原則，將所有高分辨率遙感影像塊數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，得到最終的地表覆蓋分類結(jié)果。本發(fā)明方法根據(jù)數(shù)據(jù)大小以及使用計(jì)算機(jī)內(nèi)存情況自動(dòng)對數(shù)據(jù)進(jìn)行切分，使用配置文件組織分類算法流程，實(shí)現(xiàn)并行分類算法，從而可以適應(yīng)數(shù)據(jù)量極具規(guī)模、地物空間精細(xì)劃分的高分辨率地表覆蓋制圖任務(wù)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙感影像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及基于并行算法的高分辨率遙感影像的地表覆蓋分類方法。

背景技術(shù)

土地資源事關(guān)國家社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)，是人類賴以生存的基礎(chǔ)，隨著城市化進(jìn)程的發(fā)展，確定反映土地表面地物類型的自然屬性和社會(huì)屬性的地表覆蓋/利用，對于地球系統(tǒng)模式、全球環(huán)境變化、國土保護(hù)、城市發(fā)展決策、水利工程建設(shè)等都具有重要作用。為此，在過去幾十年中，國際社會(huì)以及各個(gè)組織對地表覆蓋/利用及其變化的研究高度重視，研究項(xiàng)目屢見不鮮，如國際地圈生物圈計(jì)劃(IGBP)和國際全球環(huán)境變化人文因素計(jì)劃(IHDP)的土地利用/地表覆蓋變化核心項(xiàng)目、美國NASA的地表覆蓋/利用變化研究項(xiàng)目以及國家863計(jì)劃重點(diǎn)項(xiàng)目“全球地表覆蓋遙感制圖及關(guān)鍵技術(shù)研究”等，研究成果先后發(fā)布了相應(yīng)的地表覆蓋產(chǎn)品，據(jù)相關(guān)文獻(xiàn)所述，目前地表覆蓋產(chǎn)品在全球尺度上約有21套，區(qū)域尺度上至少43套。同時(shí)，為了建設(shè)和發(fā)展的需要，國家先后大范圍地開展了第二次全國土地調(diào)查和第一次國情普查項(xiàng)目，其中地表覆蓋/利用的獲取是土地調(diào)查和地理國情監(jiān)測的重要任務(wù)。綜上所述，大規(guī)模全球或區(qū)域性的地表覆蓋制圖是具有重要研究意義和應(yīng)用價(jià)值的。

目前最高分辨率的全球地表覆蓋產(chǎn)品是我國基于Landsat TM數(shù)據(jù)制作的全球30米空間分辨率的地表覆蓋產(chǎn)品。相比較于30米地表覆蓋產(chǎn)品使用的Landsat TM數(shù)據(jù)，在米級空間分辨率地表覆蓋制圖應(yīng)用中的高分辨率遙感影像極具特點(diǎn)，為了覆蓋同一區(qū)域，高分辨率遙感影像需要更大的尺寸、更多的像素個(gè)數(shù)，從而數(shù)據(jù)量極具規(guī)模、地物空間精細(xì)劃分要求更高，使得基于高分辨率遙感影像的全球地表覆蓋制圖任務(wù)變得非常困難。本發(fā)明的目的是針對高分辨率遙感影像，提供基于并行計(jì)算的全自動(dòng)大規(guī)模地表覆蓋分類方法。

發(fā)明內(nèi)容

針對高分辨率遙感影像地表覆蓋制圖應(yīng)用中數(shù)據(jù)量大與計(jì)算量大的問題，本發(fā)明采用數(shù)據(jù)并行以及算法計(jì)算并行的處理方式，提取遙感影像的光譜特征，將現(xiàn)有的最大似然和支持向量機(jī)算法進(jìn)行融合，再使用連通區(qū)域標(biāo)記算法對中間結(jié)果進(jìn)行后處理，從而可以快速獲得高分辨率地表覆蓋分類結(jié)果。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為一種基于并行算法的高分辨率遙感影像的地表覆蓋分類方法，包括如下步驟：

步驟一，根據(jù)計(jì)算機(jī)的個(gè)數(shù)對高分辨率遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行切分，獲得切分后的高分辨率遙感影像塊，同時(shí)記錄每個(gè)高分辨率遙感影像塊起止位置的坐標(biāo)，實(shí)現(xiàn)方式如下，

設(shè)h為影像的長度，w為影像的寬度，則切分后的高分辨率遙感影像塊的寬度長度H＝W*r，其中比率r＝h/w，Mey為內(nèi)存數(shù)，S_t為數(shù)據(jù)類型，S_s為安全系數(shù)；

步驟二，基于OpenMP并行框架將所有高分辨率遙感影像塊分配給Mey個(gè)處理器，并發(fā)的執(zhí)行地表覆蓋分類處理；

步驟三，根據(jù)每個(gè)高分辨率遙感影像塊起止位置的坐標(biāo)，將所有高分辨率遙感影像塊數(shù)據(jù)進(jìn)行合并，得到最終的地表覆蓋分類結(jié)果。

進(jìn)一步的，所述步驟二中地表覆蓋分類處理包括如下步驟：

步驟1，高分辨率遙感影像塊特征提取，包括以下子步驟；

步驟1.1，提取高分辨率遙感影像塊的光譜特征；

步驟1.2，計(jì)算歸一化植被指數(shù)作為提取植被的特征；