[發明專利]基于素描信息和超像素分割的光學遙感圖像海陸分割方法

有效

• 申請號: 201910375910.0
• 申請日: 2019-05-07
• 公開（公告）號: CN110120050B
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發明（設計）人: 陳璞花;江立;劉芳;焦李成;古晶;劉紅英;郭雨薇
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06K9/62;G06T7/187;G06T7/62
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.基于素描信息和超像素分割的光學遙感圖像海陸分割方法，其特征在于，根據光學遙感圖像的素描圖生成結構區域圖，結合海陸素描先驗信息對結構區域圖中的結構區域和非結構區域進行海陸標記，得到粗分割結果圖；對光學遙感圖像進行超像素分割，根據粗分割結果圖和超像素的方差與局部海陸信息對超像素進行海陸類別標記；最后使用超像素二分裂算法對沿海陸地超像素進行二分裂，并對分裂得到的超像素海陸類別重新標記實現海岸線的精確定位，得到最終海陸分割結果；

對結構區域圖中的結構區域和非結構區域進行海陸標記具體為：

S401、將結構區域圖中，被結構區域包圍的非結構區域記為封閉式非結構區域，沒有被結構區域包圍的非結構區域記為開放式非結構區域；

S402、將封閉式非結構區域標記為陸地；

S403、計算每個開放式非結構區域的區域面積，區域面積為區域內像素點個數；

S404、計算每個開放式非結構區域的區域梯度；

S405、將區域梯度大于閾值T2或區域面積小于閾值T3的開放式非結構區域標記為陸地，剩余沒有被標記為陸地的開放式非結構區域標記為海洋；

使用待分類超像素的方差和局部海陸信息，從陸地到海域逐層對待分類超像素進行類別標記，將其標記為海域超像素或陸地超像素，具體為：

S801、計算每個待分類超像素的方差Var，超像素的方差為超像素中各點的顏色G通道值的方差，R通道值的方差，B通道值的方差之和；

S802、將和陸地超像素相鄰的待分類超像素記為最內層待分類超像素，對每個最內層待分類超像素，計算該最內層待分類超像素周圍陸地超像素方差的中位數VarM，如果VarM與該超像素的方差Var的比值小于T4，則將該待分類超像素的類別標記為陸地超像素，T4取值2.5；

S803、重復步驟S802直到沒有待分類超像素的類別被標記為陸地超像素為止，將剩下的待分類超像素類別標記為海域超像素；

使用沿海超像素二分裂算法將每個沿海陸地超像素分裂為兩個超像素具體為：

S901、記待分裂的沿海超像素為A；

S902、找出超像素A的邊界點，構成邊界點集合B，對于超像素中每個點P，判斷其8個鄰域點中是否存在不屬于該超像素的點，若存在，則P點為超像素的一個邊界點；

S903、根據超像素A的局部海陸關系選取兩個種子點P1，P2；計算集合B中每個邊界點到超像素A周圍陸地超像素中所有點的距離和，將距離和最小的邊界點作為一個種子點P1，然后計算集合B中每個邊界點到超像素A周圍海域超像素中所有點的距離和，將距離和最小的邊界點作為另一個種子點P2；

S904、計算P1的特征向量F₁(g₁，r₁，b₁，x₁，y₁)，P2的特征向量F₂(g₂，r₂，b₂，x₂，y₂)，其中，g₁，r₁，b₁為點P1顏色g，r，b通道的值，x₁，y₁是點P1的坐標位置；g₂，r₂，b₂為點P2顏色g，r，b通道的值，x₂，y₂是點P2的坐標位置；

S905、將P1的8個鄰域點構成的集合記為C1，C1中滿足即處于超像素A內又為非邊界點的點構成的集合D1＝C1∩(A-B)，如果D1內點的個數不為0，即D1不為空集，用D1內各點顏色g，r，b通道的均值代替P1特征向量的g，r，b值；將P2的8個鄰域點構成的集合記為C2，C2中滿足即處于超像素A內又為非邊界點的點構成的集合D2＝C2∩(A-B)，如果D2內點的個數不為0，即D2不為空集，用D2內各點顏色g，r，b通道的均值代替P2特征向量的g，r，b值；

S906、對超像素A中的每個點P,其特征向量為F(g，r，b，x，y)，若d(F,F₁)d(F,F₂)，則將P點的類別標記為1，否則將P點的類別標記為2，d(F,F₁)表示F和F₁之間的距離，d(F,F₂)表示F和F₂之間的距離；

S907、計算所有標記為1的像素點的特征向量的均值計算所有標記為2的像素點的特征向量的均值如果則令并重復步驟S906和S907，否則進行步驟S908，ε取值2；

S908、通過步驟S906和S907將超像素A中的點分為類別1和類別2，找出類別1的點構成的所有連通域，將連通域集合記為E1，將E1中面積最大的連通域記為R1，找出類別2的點構成的所有連通域，將連通域集合記為E2，將E2中面積最大的連通域記為R2，記M＝E1∪E2-{R1，R2}；

S909、若M中存在與R2相鄰的連通域Rm，更新集合M＝M-{Rm}，并將R2內的點和Rm內的點合并構成新的連通區域R2，若M中存在與R1相鄰的連通域Rk，更新集合M＝M-{Rk}，并將R1內的點和Rk內的點合并構成新的連通區域R1；

S910、若M不為空，則重復步驟S909和S910，否則進行步驟S911；

S911、如果R1，R2兩連通域一個被另一個包圍，則以兩種子點P1，P2的中垂線作為分割線，將超像素A分為兩部分，分別記為R1，R2，其中，超像素中處于分割線上的點屬于R1；

S912、R1，R2為將超像素A二分裂得到的兩個超像素。