[發明專利]一種基于半全局優化的海岸線超分辨率制圖方法及系統

有效

• 申請號: 201810189532.2
• 申請日: 2018-03-08
• 公開（公告）號: CN108550174B
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 宋妍;劉帆
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06T11/20
• 分類號: G06T11/20;G06T3/40;G06T5/50;G06T7/33;G06T7/13
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 馮必發;金慧君

本發明提出了一個基于半全局優化的海岸線超分辨率制圖方法及系統。所述方法主要包含：獲取初始海岸線影像與參考影像，進行圖像預處理和圖像融合及影像配準，將整體海岸線形態的變化趨勢和初始海岸線周邊的灰度變化相結合，提取出海岸線變化控制點，并用其將初始海岸線分為若干海岸線段；在每一段中，在海岸線鄰域窗口內，獲得亞像元定位結果，并結合同一段內所有點的亞像元定位坐標，將其擬合為一條平滑的曲線段；將所有曲線段組合在一起即為完整的海岸線矢量結果，完成海岸線的超分辨率制圖；本發明提出了一種基于局部區域的亞像元定位方法和能適應高曲率的海岸線環境，定位精度高，可以適應不同曲率的海岸線，提高了結果的準確性。

技術領域

本發明屬于海岸線圖像處理領域，涉及到一種基于半全局優化的海岸線超分辨率制圖 方法及系統。

背景技術

海岸線是海洋與陸地的分界線，是最重要的27種地表特征之一。海岸線受自然因素及 人為因素的影響，產生了形態和性質的變化。海水動力作用(包括潮汐潮流等)、地質氣象 災害、氣候變暖導致的海平面上升等自然條件的變化導致海岸淤進、蝕退；人類圍墾、填 海造地、海洋工程等人類活動的影響，導致海岸線類型轉變的同時海岸線的走向和長度也 發生了明顯的改變。

因此，海岸線測繪和變化檢測已是海岸侵蝕監測，海岸帶資源管理，沿海地區環境保 護和沿海地區可持續發展的基礎性工作。我國海洋資源豐富，海岸線利用程度高，研究海 岸線的快速準確提取有利用我國的海岸帶綜合規劃治理、資源的合理開發利用，對于我國 的社會、經濟與自然的可持續發展具有重要的現實意義。海岸線提取的主要方法有圖像分 割方法和邊緣檢測方法。圖像分割方法是將影像數據分為前景和背景兩部分，其交界處即 為提取的海岸線。

圖像分割算法有很多，如利用水平集模型從SAR圖像中提取海岸線(Cerimele etal. 2009；Ouyang,Chong,and Wu.2010；Shu,Li,and Gomes.2010)；基于幾何主動輪廓模型提取 海岸線(Niedermeier,Romaneessen,and Lehner.2000；Xing,Fu,and Zhou.2012；Zhang et al. 2013)；結合圖像分割方法和影像局部特征從高分辨率影像上提取海岸線(Di et al.2003；Liu et al.2011)；整合有監督和無監督的分類方法用于海岸線提取(Sekovski et al.2014)。

邊緣檢測方法是通過搜索相鄰像素之間的能量強度(亮度)不連續性來提取海岸線 (Buono et al.2014；Fugura,Billa,and Pradhan 2011；Zhang et al.2013b)。

其他方法包括使用數學形態學從高分辨率影像中提取海岸線(Puissant etal.2008)；基 于攝影測量技術，利用數字航空照片和數字正射影像提取海岸線(Lira etal.2016)；以及基 于遙感視頻系統的自動檢測海岸線(Valentini.2017)。

到目前為止，大部分的研究都是找到一個確定海岸線位置的最佳方法。由于大多數方 法都是基于硬分類的，因此海岸線只有像元級的定位精度，不能滿足實際精度的需求。部 分學者利用高分辨率遙感影像提取海岸線，雖然能得到高精度的海岸線，但是其昂貴的價 格無法滿足實際需求中大范圍海岸線的提取。因此需要一種利用中低分辨率遙感影像提取 高精度海岸線的方法。隨著圖像處理技術的發展，特別是亞像元定位和超分辨率重建技術 的發展，部分學者將其用在中低分辨率遙感影像的海岸線提取中，使提取的海岸線具有較 高的精度。