[發(fā)明專利]遙感圖像河流提取裝置及方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811613683.2
• 申請(qǐng)日: 2018-12-27
• 公開（公告）號(hào): CN111383230A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何曉寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中科星圖股份有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/11
• 分類號(hào): G06T7/11;G06T7/136
• 代理公司: 北京華專卓海知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11664
• 代理人: 張繼鑫

本發(fā)明提供了一種遙感圖像河流提取裝置及方法。該裝置包括：主進(jìn)程單元，用于接收遙感圖像，按照指定分塊大小對(duì)所述圖像進(jìn)行分塊，生成分塊參數(shù)并分發(fā)至多個(gè)計(jì)算單元；多個(gè)計(jì)算單元，用于接收所述分塊參數(shù)，根據(jù)所述分塊參數(shù)計(jì)算河流提取結(jié)果并輸出所述河流提取結(jié)果。通過基于MPI(Message Passing Interface)分布式框架的裝置和方法，對(duì)NDWI河流提取算法進(jìn)行改造，實(shí)現(xiàn)了歸一化差異水體指數(shù)分布式處理，大大降低對(duì)資源的依賴，提高了遙感圖像中河流提取的處理速度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感技術(shù)領(lǐng)域，特別地，涉及一種遙感圖像中河流提取的裝置和方法。

背景技術(shù)

歸一化差異水體指數(shù)(Normalized Difference Water Index，簡稱NDWI)是一種常見的河流提取方法，其思想是在近紅外、中紅外及短波紅外部分，水體幾乎吸收了全部的入射能量，因此水體在這些波段的反射率特別低，而土壤、植被、建筑物等在這些波段吸收能量較小，具有較高的反射率，使得水體與它們具有明顯的區(qū)別。利用這些特性構(gòu)建水體指數(shù)，可以用來區(qū)分水體與其他地物。該方法的實(shí)現(xiàn)主要是通過插件方式應(yīng)用于單機(jī)版軟件中。

隨著遙感影像的空間分辨率提高到米級(jí)甚至亞米級(jí)，單景融合后的多光譜影像的數(shù)據(jù)量達(dá)到了數(shù)十G，如果融合后的多景之間再做鑲嵌，數(shù)據(jù)量可達(dá)上百G。而河流分布于全球各地，要想將所關(guān)心的地區(qū)的河流提取出來，必須對(duì)河流所在的全部影像處理一次，這就必須要求能夠處理大的數(shù)據(jù)量。這樣的數(shù)據(jù)量，依靠單機(jī)處理無法達(dá)到快速處理完成的要求；而當(dāng)前分布式處理實(shí)現(xiàn)方式一般是上層設(shè)有一個(gè)控制中心，下層設(shè)有多個(gè)處理單元，將處理任務(wù)分解到多個(gè)處理單元上，為了提升處理性能則需要升級(jí)處理單元的內(nèi)存、處理器等，可見現(xiàn)有歸一化差異水體指數(shù)方法嚴(yán)重受到運(yùn)行環(huán)境資源的影響，阻礙遙感影像、特別是大數(shù)據(jù)量遙感影像水體計(jì)算和河流提取速度的提升。此外，由于受一個(gè)進(jìn)程只能操作一個(gè)文件的限制，水體計(jì)算的結(jié)果只能順序輸出到一個(gè)文件中，也間接導(dǎo)致處理時(shí)間的增加。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)或相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一，提供一種能夠提高河流提取速度的方案。

為此，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種遙感圖像河流提取裝置，其特征在于，包括：

主進(jìn)程單元，用于接收遙感圖像，按照指定分塊大小對(duì)所述圖像進(jìn)行分塊，生成分塊參數(shù)并分發(fā)至多個(gè)計(jì)算單元；

多個(gè)計(jì)算單元，用于接收所述分塊參數(shù)，根據(jù)所述分塊參數(shù)計(jì)算河流提取結(jié)果并輸出所述河流提取結(jié)果。

進(jìn)一步地，所述根據(jù)所述分塊參數(shù)計(jì)算河流提取結(jié)果包括：

利用歸一化差異水體指數(shù)公式，根據(jù)所述分塊參數(shù)計(jì)算獲得水體指數(shù)；

對(duì)水體指數(shù)進(jìn)行閾值分割，大于特定閾值則為河流。

進(jìn)一步地，所述歸一化差異水體指數(shù)公式為：

其中，green是綠波段的像素值，nir是近紅外波段的像素值，NDWI是計(jì)算獲得的水體指數(shù)。

進(jìn)一步地，其特征在于，所述特定閾值為0.3。

進(jìn)一步地，所屬裝置還包括支持并行的讀寫庫，所述輸出所述河流提取結(jié)果包括：

通過“頭文件+分塊二進(jìn)制文件”的形式并行輸出所述河流提取結(jié)果至所述讀寫庫中，所述頭文件記錄圖像一共被分成多少塊輸出、輸出塊的合并順序以及輸出結(jié)果的整體描述信息；所述分塊二進(jìn)制文件記錄相應(yīng)計(jì)算單元的河流提取結(jié)果。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面，提出了一種遙感圖像河流提取方法，其特征在于，包括：

主進(jìn)程單元接收遙感圖像，按照指定分塊大小對(duì)所述圖像進(jìn)行分塊，生成分塊參數(shù)并分發(fā)至多個(gè)計(jì)算單元；