[發明專利]基于SAR和光學影像融合的近海浮筏養殖區提取方法

在審

• 申請號: 202010128207.2
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111339959A
• 公開（公告）日: 2020-06-26
• 發明（設計）人: 張瑞;劉國祥;于慧男;王曉文;張波
• 申請（專利權）人: 西南交通大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/34;G06K9/46;G06K9/62;G06Q50/02
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李蕊

本發明公開了一種基于SAR和光學影像融合的近海浮筏養殖區提取方法，采用光學影像和SAR影像融合的方式提取海洋養殖區，并通過實驗得出了最適合用于海洋養殖區提取的融合算法，有效地提高了近海水域浮筏養殖區提取的精度。本實驗結果可以精確劃定海洋浮筏養殖范圍，有利于政府部門對近海養殖區進行更為有效的監管，有利于其規范養殖區的養殖密度，凈化養殖水域環境，有利于緩解運輸船舶增長與養殖水域不斷擴張之間的矛盾，防治商船誤入養殖區污染養殖水域，也可保障船舶航行安全。

技術領域

本發明涉及近海遙感提取領域，具體涉及一種基于SAR和光學影像融合的近海浮筏養殖區提取方法。

背景技術

筏式養殖是在淺海海區利用浮桶、塑料浮子等材料搭建，進行大型藻類、貝類及其他海產動物的養殖。隨著浮筏養殖規模的逐年擴大，近岸的海域空間不斷被開發，持續高密度的養殖對局部海域造成的環境壓力也日漸凸顯出來。近年來，我國的一些貝類養殖區域出現的貝類養殖產量的降低、死亡率增加的狀況，這些都是由于養殖資源的使用不當造成的。因此，系統深入地監測浮筏養殖用海面積和精確提取浮筏養殖范圍，對于海洋養殖業的健康發展以及海洋資源的可持續利用具有十分重要的意義。

由于浮筏養殖范圍廣且筏區分散，目前傳統的監測辦法是利用GPS在現場進行測量，不僅耗費時間長，需要大量的人力物力，而且結果精度較差。

遙感以其探測范圍廣、時效性高和經濟性等特性，在提取海洋浮筏養殖區方面具有獨特的優勢。光學遙感影像具有豐富的光譜信息，可以從不同波段組合形成的RGB影像中提取養殖區。但其屬于被動遙感，易受云、雨、霧、雪等天氣條件的限制而影響成像，無法及時準確地提取養殖區。合成孔徑雷達遙感(SAR,Synthetic Aperture Radar)屬于主動遙感，不受天氣條件限制，主動發射微波并接受地物回波，可以全天時、全天候成像，并且紋理信息豐富。但是單幅SAR圖像具有波段單一性，只是灰度影像，無法提供豐富光譜信息，亦增加了浮筏養殖信息提取的難度。

目前的研究都以單一光學影像或者單一SAR影像提取浮筏養殖區為主，未能結合兩者優勢進行海洋浮筏養殖區提取。僅基于單一的數據源開展水產養殖區的遙感提取存在明顯的技術瓶頸。

發明內容

針對現有技術中的上述不足，本發明提供的一種基于SAR和光學影像融合的近海浮筏養殖區提取方法解決了現有海洋浮筏養殖區提取技術的精度和可靠性不高的問題。

為了達到上述發明目的，本發明采用的技術方案為：一種基于SAR和光學影像融合的近海浮筏養殖區提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對光學影像和SAR影像進行預處理，得到預處理后的光學影像和預處理后的SAR影像；

S2、采用四種融和方法對預處理后的光學影像和預處理后的SAR影像進行融合，得到融合影像；

S3、采用面向對象法對融合影像提取浮筏養殖區。

進一步地，所述步驟S1的預處理包括：輻射定標、大氣校正、復數數據轉幅度數據、多視處理、濾波處理和地理編碼。

進一步地，所述步驟S2的四種融合方法包括：HIS變換融合法、Brovey變換融合法、G-S變換融合法和主成分變換融合法。

進一步地，所述HIS變換融合法包括以下步驟：

A1、在預處理后的光學影像和預處理后的SAR影像中找出空間分辨率較低的多光譜影像，并將空間分辨率較低的多光譜影像的三個波段影像與高分辨率影像進行配準和重采樣，使多光譜影像與高分辨率影像具有相同的像元分辨率和空間幾何位置；

A2、將多光譜影像按波段與RGB值對應變換到HIS空間，得到亮度I，色度H，飽和度S三分量；

A3、將空間分辨率高的影像進行對比度拉伸，使之與亮度分量I有相同的均值和方差；