[發(fā)明專利]一種從航空正射影像中提取養(yǎng)殖水塘邊界的方法和系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110347497.4
• 申請日: 2021-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN113129320B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程曉光;嚴(yán)明;喬華毅;周文濤;潘瑤
• 申請（專利權(quán)）人: 飛燕航空遙感技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G06T7/12
• 分類號(hào): G06T7/12;G06T7/13;G06T7/62
• 代理公司: 南京蘇高專利商標(biāo)事務(wù)所(普通合伙) 32204
• 代理人: 常虹

本發(fā)明公開了一種從航空正射影像中提取養(yǎng)殖水塘邊界的方法，包括：1、建立候選檢測點(diǎn)集合；2、從候選檢測點(diǎn)集合S_c?dtc中篩選檢測點(diǎn)；3、根據(jù)檢測點(diǎn)集合S_dtc提取航空DOM影像中的水塘像素；4、提取水塘像素的邊界；5、提取水塘陰影；水塘陰影與水塘像素構(gòu)成航空DOM影像中水塘的全部像素集合；6、對整幅影像計(jì)算水塘邊界并簡化。該方法能夠減少陰影和其它地物對水塘邊界提取的影響，提取到精確的養(yǎng)殖水塘邊界。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于航空測繪技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種從航空數(shù)字正射影像中提取養(yǎng)殖水塘邊界的方法和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

中國是世界水產(chǎn)養(yǎng)殖第一大國，水產(chǎn)養(yǎng)殖產(chǎn)量占世界一半以上。在中國東部和南部的沿海和內(nèi)陸省份，分布著大片的人工養(yǎng)殖水塘，用于飼養(yǎng)魚蝦蟹等水產(chǎn)品，是農(nóng)民重要的經(jīng)濟(jì)來源。在海岸及灘涂附近的養(yǎng)殖水塘主要是海水養(yǎng)殖水塘，在內(nèi)陸的養(yǎng)殖水塘是淡水養(yǎng)殖水塘。這些養(yǎng)殖水塘呈現(xiàn)一定的空間聚集特征，具有明顯的空間關(guān)聯(lián)性，在空間分布上呈團(tuán)聚狀態(tài)。

在航空測繪中，由于養(yǎng)殖水塘被水覆蓋，不能獲得池塘對應(yīng)的地形高程，所以在制作數(shù)字高程模型(Digital Elevation Model，DEM)時(shí)，必須對養(yǎng)殖水塘計(jì)算其二維邊界線，繪制斷裂線。此外，在大比例尺數(shù)字線劃圖(Digital Line Graphic，DLG)的生產(chǎn)中，也需要對水塘繪制水涯線或岸邊線。當(dāng)使用光學(xué)攝影測量相機(jī)獲得測區(qū)的航空數(shù)字正射影像(Digital Orthophoto Map，DOM)后，需要從中提取養(yǎng)殖水塘的二維邊界線，用于后續(xù)DEM和DLG的生產(chǎn)。

從航空DOM中提取養(yǎng)殖水塘邊界與傳統(tǒng)的從衛(wèi)星遙感影像提取水體邊界存在明顯不同。常見的衛(wèi)星光學(xué)多光譜/高光譜遙感影像一般包含可見光波段(紅、綠、藍(lán)波段)和近紅外波段，可以計(jì)算歸一化水體指數(shù)，篩選歸一化水體指數(shù)高于一定閾值的像素作為水體像素。此外，星載合成孔徑雷達(dá)影像也可以用于水體提取，如申請?zhí)枮?02010668117.2的中國專利文獻(xiàn)，公開了一種近岸水產(chǎn)養(yǎng)殖塘提取方法，其通過計(jì)算雙極化水體指數(shù)SDWI來提取水體層，然后基于水體層來提取水產(chǎn)養(yǎng)殖塘。但是目前的航空DOM主要由光學(xué)相機(jī)獲得，一般只有紅、綠、藍(lán)三個(gè)波段，沒有近紅外波段，且未經(jīng)過嚴(yán)格的輻射定標(biāo)和輻射校正，不能計(jì)算歸一化水體指數(shù)。因而，衛(wèi)星遙感的方法不能直接用于航空DOM的養(yǎng)殖水塘邊界提取。

在遙感領(lǐng)域，地物分類和目標(biāo)檢測一般常用基于像素的方法和面向?qū)ο蟮姆椒ā；谙袼氐姆椒ㄒ话悴粔蚍€(wěn)定，容易在分類中產(chǎn)生椒鹽噪點(diǎn)。面向?qū)ο蟮姆椒ㄒ呀?jīng)逐漸成為主流。面向?qū)ο蟮姆椒▽⒂跋穹譃槎鄠€(gè)不重疊的對象，認(rèn)為每個(gè)對象內(nèi)部是均質(zhì)的，對每個(gè)對象進(jìn)行分類或目標(biāo)檢測。由于在對象水平上可以計(jì)算出對象的光譜、紋理和幾何特征，因此在分類上可用的特征較多，分類效果更優(yōu)更穩(wěn)定。通過設(shè)定影像分割和分類規(guī)則，可以判斷哪些對象為養(yǎng)殖水塘，并給出邊界。但是，面向?qū)ο蟮姆椒ㄉ婕暗降膮?shù)和規(guī)則眾多，十分復(fù)雜。例如，尺度參數(shù)、形狀因子、緊致度因子、波段光譜差異指數(shù)、形狀指數(shù)等參數(shù)含義抽象，其設(shè)置均需要反復(fù)調(diào)整。增加一條規(guī)則雖然可能提高用戶精度，但可能降低生產(chǎn)者精度。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提供一種從航空正射影像中提取養(yǎng)殖水塘邊界的方法，以提高作業(yè)效率和自動(dòng)化程度。

技術(shù)方案：本發(fā)明一方面公開了一種從航空正射影像中提取養(yǎng)殖水塘邊界的方法，包括：

S1、對包含養(yǎng)殖水塘的航空DOM影像進(jìn)行柵格化，每個(gè)柵格中心點(diǎn)所在的像素點(diǎn)為候選檢測點(diǎn)；如果所述候選檢測點(diǎn)對應(yīng)的像素是有效像素，則將該像素加入候選檢測點(diǎn)集合S_c-dtc中；

S2、從候選檢測點(diǎn)集合S_c-dtc中篩選檢測點(diǎn)，構(gòu)成集合S_dtc，具體包括：

S21、計(jì)算S_c-dtc中每個(gè)像素點(diǎn)各波段灰度值之和，第k個(gè)候選檢測點(diǎn)的各波段灰度值之和DN_k為：其中B為航空DOM影像波段總數(shù)，k＝1,2,…,K，K為候選檢測點(diǎn)總數(shù)；