[發明專利]一種基于圖像增強的過火區域提取方法

有效

• 申請號: 201810064529.8
• 申請日: 2018-01-23
• 公開（公告）號: CN108280812B
• 公開（公告）日: 2022-03-11
• 發明（設計）人: 陳方;單天嬋;于博;李斌
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: G06T5/00
• 分類號: G06T5/00;G06T5/10;G06T5/30;G06T5/40;G06T7/136
• 代理公司: 北京方韜法業專利代理事務所(普通合伙) 11303
• 代理人: 朱麗華

本發明公開了一種基于圖像增強的過火區域提取方法，包括：(1)對過火前后的待處理圖像進行數據預處理，其包括輻射定標和幾何校正步驟；(2)對預處理后的圖像進行過火區域粗提取，首先去除圖像中的云和水，再結合近紅外波段規則和多種植被指數，對整幅圖像設置相對的閾值，粗略提取過火區域；(3)采用FASA圖像增強法和形態學方法對過火區域進行精確提取。本發明通過充分考慮過火區域的光譜特征、熱特征和空間特征，利用NDVI、GEMI和NDVIT三種植被指數，結合圖像增強的方法，對過火區域進行提取，提高了過火區域提取方法的整體精度和準確度，并對非過火原因導致的植被變化影響較少，具有一定的穩定性，適合低分辨率影像的過火區域提取。

技術領域

本發明涉及遙感技術領域，特別是涉及一種基于圖像增強的過火區域提取方法。

背景技術

火災是破壞自然資源，導致生態系統結構和功能退化的一個重要因素。生物質的燃燒對全球植被動態研究有重要的意義。在當前全球氣候變暖加速，自然火災的頻度和強度不斷增加的背景下，分析自然火災的時空特征可以揭露氣候和人為因素對該生態系統的影響。因此，準確地確定火災的位置、毀林面積，并進行災后評估，對及時地采取積極有效的管理措施，保護和恢復火燒跡地地區的生態系統有重要意義。

遙感技術由于具有重復周期短、覆蓋范圍廣的特點，能夠長期獲取生態系統的動態信息，可以為過火區域檢測提供實時的數據源，降低數據獲取的時間和經濟成本。目前，已經有多種遙感技術用來提取過火面積，主要有如下3類方法：

①工數字化。目視解譯、手工勾繪和基于地形圖進行手工量算是進行過火面積調查的傳統方法。該方法存在的問題是：由于受地形起伏、地面可視條件、目視判斷與轉繪難度、圖紙及變形和工作人員的主觀判斷誤差等影響,這些方法取得的調查數據精度不高。

②過火區域特征指數方法。典型的過火區域特征指數包括NDVI、NBR和GEMI等，其基本方法是基于火災后植被燃燒減少和燃燒殘留物沉積這兩個變化特征，利用過火前后影像指數的變化差值，突出過火區域以便進一步提取。該方法存在的問題是：由于燃燒植被和周邊環境的特性不同，單一的指數差值法并不能適用于所有過火區域的提取，會產生大量的噪點。

③圖像處理方法。這類方法包括波段變化，監督分類，主成分分析等。這類方法主要是針對某一特定區域的過火區域進行過火區域的提取。該方法存在的問題是：這類方法大部分比較簡單，對圖像的紋理特征進行變換和分析，沒有充分將圖像處理的優勢應用于過火區域提取中；另一方面，該方法還需要配合目視判讀和其他數據資料，實現過火區域的自動化提取仍然比較困難。

由此可見，上述現有的過火區域提取方法顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創設一種新的基于圖像增強的過火區域提取方法，使其能顯著提高過火區域提取的精度和準確度，成為當前業界極需改進的目標。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種基于圖像增強的過火區域提取方法，使其能顯著提高過火區域提取的精度和準確度，從而克服現有的過火區域提取方法的不足。

為解決上述技術問題，本發明提供一種基于圖像增強的過火區域提取方法，所述方法包括：

(1)對過火前后的待處理圖像進行數據預處理，其包括輻射定標步驟和幾何校正步驟；

(2)對預處理后的圖像進行過火區域粗提取，首先去除圖像中的云和水，再結合近紅外波段規則和多種植被指數，對整幅圖像設置相對的閾值，粗略提取過火區域；

(3)采用FASA圖像增強法和形態學方法對過火區域進行精確提取。

作為本發明的一種改進，所述步驟(2)中去除圖像中云的方法為：利用云的反射率、亮溫與地表之間的巨大差別，設定云探測掩膜，所述云探測掩膜的公式為：

ρ_blue＞0.5orT＜283K