[發明專利]一種基于DMSP夜間燈光影像的城郊村三元結構自動提取方法

有效

• 申請號: 202011488554.2
• 申請日: 2020-12-16
• 公開（公告）號: CN112561942B
• 公開（公告）日: 2023-01-17
• 發明（設計）人: 黃耀歡;伍程斌;陳明星;劉業森
• 申請（專利權）人: 中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G06T7/13
• 分類號: G06T7/13;G06T7/136
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 張可

本發明提供了一種基于DMSP夜間燈光影像的城郊村三元結構自動提取方法。該方法包括獲取第一夜光燈數據、水體數據、火點數據；對第一夜光燈數據進行柵格乘法和掩膜擦除，獲取第二夜光燈數據；對第二夜光燈數據進行裁剪，獲取第一目標區域夜光燈數據；根據第一目標區域夜光燈數據獲得分位數曲線，根據分位數曲線至參考線的距離最大值，分別計算第一、二、三分級閾值；利用第一、二、三分級閾值分別對第一、二、三目標區域進行柵格重分類，分類為城市、郊區、農村和其它。該發明基于DMSP夜間燈光影像進行自動分位數曲線分析，可實現城郊村三元內部精細結構的提取，從DMSP夜光燈亮度分布自動對閾值進行選擇，避免引入輔助數據以及主觀因素產生的誤差。

技術領域

本發明涉及圖像和影像識別技術領域，更具體地，涉及一種基于DMSP夜間燈光影像的城郊村三元結構自動提取方法。

背景技術

夜間燈光衛星遙感數據的應用愈發廣泛，已成為城鎮化及土地利用監測等研究的重要數據源。DMSP夜間燈光數據(Defense Meteorological Satellite Program，DMSP)是應用最廣泛的夜光燈數據之一，其利用搭載的線性掃描業務系統，通過可見光-近紅外兩個波段形成灰度圖像。光譜分辨率為8比特，灰度值范圍0-63。與其他夜間燈光衛星相比，數據量較小，圖像處理較為簡便，并具有明顯的長時間序列優勢；此外，夜光燈數據綜合性較強，其涵蓋了大部分交通道路、居民地等與人口、城市分布相關的信息。

但現有的夜間燈光影響提取技術方案存在以下缺陷：依賴經驗知識和輔助數據來確定夜光燈影像的灰度閾值，進而確定城市區域的方法，引入了人的主觀因素和輔助數據的誤差，精度不足；引入的輔助數據和經驗知識不具有通用性，針對不同地區對應的經驗知識和所需的輔助數據不同，因此，這種加入經驗知識和輔助數據的方法難以進行大范圍應用；利用機器學習確定閾值需要大量樣本數據，而樣本數量和時間、人力成本成正比，但對于長時間序列、大范圍的應用要求樣本覆蓋盡可能全面，導致利用機器學習確定閾值的方法數據量大、需耗費大量時間和人力；無法實現提取城市、郊區、農村精細結構的提取。

發明內容

鑒于上述問題，本發明提出了一種基于DMSP夜間燈光影像的城郊村三元結構自動提取方法，其可以實現精細化的城市、郊區、農村燈光提取和數據分析。

根據本發明實施例，提供一種基于DMSP夜間燈光影像的城郊村三元結構自動提取方法，所述方法包括：

獲取第一夜光燈數據、水體數據、火點數據；

對所述第一夜光燈數據進行柵格乘法和掩膜擦除，獲取第二夜光燈數據；

對所述第二夜光燈數據進行裁剪，獲取第一目標區域夜光燈數據；

根據所述第一目標區域夜光燈數據獲得分位數曲線，根據所述分位數曲線至參考線的距離最大值分別計算第一分級閾值、第二分級閾值、第三分級閾值；

利用所述第一分級閾值、所述第二分級閾值、所述第三分級閾值分別對第一目標區域、第二目標區域、第三目標區域進行柵格重分類，分類為城市、郊區、農村和其它。

在一個實施例中，優選地，所述對所述第一夜光燈數據進行柵格乘法和掩膜擦除，獲取第二夜光燈數據，具體包括：

利用所述水體數據和所述第一夜光燈數據獲取水體掩膜；

利用所述火點數據和所述第一夜光燈數據獲取火點掩膜；

對所述火點掩膜和水體掩膜進行融合，獲取水體與火點掩膜；

利用所述水體與火點掩膜對所述第一夜光燈數據進行柵格乘法和掩膜擦除，獲取第二夜光燈數據。

在一個實施例中，優選地，所述對所述第二夜光燈數據進行裁剪，獲取第一目標區域夜光燈數據，具體包括：