[發明專利]一種遙感資料中內波特征增強顯示的灰度直方圖拉伸方法

在審

• 申請號: 202011141497.0
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112258433A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發明（設計）人: 鄒麗;張九鳴;王學宇;孫鐵志;聞澤華;馬鑫宇;于宗冰
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G06T5/40
• 分類號: G06T5/40;G06T5/00
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

本發明提供一種遙感資料中內波特征增強顯示的灰度直方圖拉伸方法，包括如下步驟：S1：選取原始遙感圖片；S2：截取圖片窗口；S3：灰度值截斷，得到有效灰度值；S4：灰度值零均值化，得到零均值化灰度值的直方圖；S5：首次線性拉伸；S6：二次拉伸，得到二次拉伸灰度值直方圖；S7：歸一化處理，得到增強內波特征的圖片。相較于現有增強對比度的圖像處理手段，本發明所提出的方法通過二次拉伸的操作，對表征內波的灰度值區間進行著重拉伸處理，能夠突出內波在遙感圖片中的表現形式，為內波標記和識別提供有效的預處理方法。

技術領域

本發明涉及海洋工程技術領域，具體而言是一種遙感資料中內波特征增強顯示的灰度直方圖拉伸方法。

背景技術

海洋內波常表現為波幅大、能量大的特點，其引起的強剪切流動是海洋工程和水下潛體的重大威脅，通過實測資料明確海洋內波的分布具有重要工程意義。針對海洋內波的觀測方式，通常分為聲學測量、溫度鏈測量和衛星遙感測量等，其中衛星遙感的數據集大、覆蓋范圍廣是一種有效的觀測手段。

通過衛星遙感資料觀測海洋內波，是根據海洋內波多表現為孤立波形式，其在引起的輻聚、輻散現象會導致水面的反射光分布出現漫反射和鏡面反射，進而遙感衛星接收到的光學信號表現為明暗相間的條紋。通過尋找衛星遙感資料中具有內波特征的明暗相間條紋即可完成海洋內波的識別。但是由于遙感衛星視野廣，海洋內波尺度大，導致觀測視野內的灰度值范圍較大，內波特征的圖片表現被壓縮，很難直接從圖片進行識別。而現有增強圖片對比度的方法多針對全域灰度直方圖進行拉伸，這些方法雖然能起到圖片整體對比度增強，但是并未對內波特征的表達進行著重處理，表現出的信息仍難以滿足要求，因此需要一種增強表現遙感圖片中內波特征的圖片處理方法。

發明內容

根據上述技術問題，而提供一種遙感資料中內波特征增強顯示的灰度直方圖拉伸方法。本發明通過截取有效灰度值范圍，通過將圖片零均值化進行簡單預處理。在此基礎上，通過直方圖二次拉伸操作，用線性拉伸改變灰度值范圍，再以標準正態分布進行第二次直方圖拉伸，進而實現內波特征的增強表現。

本發明采用的技術手段如下：

一種遙感資料中內波特征增強顯示的灰度直方圖拉伸方法，包括如下步驟：

S1：選取衛星遙感數據中海洋水色的光譜頻段作為原始遙感圖片；

S2：將所述原始遙感圖片截取為與海洋內波波長尺度相匹配的圖片窗口；

S3：對圖片窗口進行灰度值截斷，去除云層和陸地特征，得到有效灰度值；

S4：對有效灰度值進行灰度值零均值化，使得有效灰度值的均值為零，得到零均值化灰度值的直方圖；

S5：對零均值化灰度值的直方圖的正負值分布進行首次線性拉伸，使其落在標準正態分布3倍方差之間，得到首次線性拉伸的灰度值直方圖；

S6：以標準正態分布函數為核函數對首次線性拉伸的灰度值直方圖進行二次拉伸，得到二次拉伸灰度值直方圖；

S7：對二次拉伸灰度值直方圖進行歸一化處理，得到增強內波特征的圖片。

進一步地，在所述步驟S6中標準正態分布函數為：

二次拉伸函數為：

其中，G為首次線性拉伸的灰度值直方圖，G_n為二次拉伸灰度值直方圖。

進一步地，在所述步驟S5中，將零均值化灰度值的直方圖的負值線性拉伸到[-3,0]區間內，零均值化灰度值的直方圖的正值線性拉伸到[0,3]區間內。

較現有技術相比，本發明具有以下優點：