[發明專利]基于FUI分區和Ransac的淺海遙感水深反演方法

有效

• 申請號: 202110614829.0
• 申請日: 2021-06-02
• 公開（公告）號: CN113255144B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 宋妍;徐皓冉;李貝貝
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F17/10
• 代理公司: 武漢泰山北斗專利代理事務所(特殊普通合伙) 42250
• 代理人: 程千慧

本發明涉及一種基于FUI分區和Ransac的淺海遙感水深反演方法，本發明首先使用多光譜遙感數據計算得到FUI水色指數，并基于FUI水色指數的分布，結合人工目視解譯，對淺海地區進行分區；然后使用Ransac算法對每個分區的實地水深點數據集（實地水深點的水深值及其對應的R、G、B波段上的反射率）進行篩選，保留正確的數據，去除存在較大誤差的數據；最后，使用保存下來的實地水深點數據集進行分區反演。本發明將分區思想與抗差估計思想有機地結合起來，在一定程度上提升了反演精度。本發明能夠廣泛地應用于淺海多光譜遙感水深反演領域。

技術領域

本發明涉及海洋遙感領域，具體涉及一種基于FUI分區和Ransac的淺海遙感水深反演方法。

背景技術

水深是淺海地區的重要地理要素之一，對于海岸帶開發與保護、海上航行、海洋科學研究等具有重要意義。遙感技術具有大尺度、低成本、重復觀測等優勢，其為淺海水深探測提供了一種行之有效的新手段。由于技術方法簡單、獲取數據相對容易等優勢，利用多光譜遙感數據來反演水深最為普遍。但是，使用多光譜遙感數據反演淺海水深存在著兩個難點。其一，由于淺海地區環境因素復雜，使用單一的半理論半經驗模型無法很好地擬合整個區域。因此，眾多學者提出了許多分區反演的方法，例如根據底質分區、根據反演殘差分區等等。這些方法雖取得了較好的反演結果，但實施起來較為復雜，需要大量的先驗知識及工作。其二，多光譜遙感數據和源于海圖的實地水深點數據不可避免地存在著各種測量誤差，甚至是粗差，這個問題目前還沒有引起其他學者的過多關注和研究。上述難點嚴重影響了淺海多光譜遙感水深反演的精度、效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對以上不足，提供一種基于FUI分區和Ransac的淺海遙感水深反演方法。

為解決以上技術問題，本發明采用以下技術方案：

步驟1、獲取目標水域的多光譜遙感數據，并對多光譜遙感數據進行預處理；依據多光譜遙感數據的成像時間，對源于海圖的實地水深點進行潮汐校正，得到實地水深點潮汐校正后的水深值；

步驟2、使用預處理后的多光譜遙感數據的R、G和B波段，利用CIE-XYZ色度系統中三原色RGB與三刺激值XYZ之間的轉換關系，計算得到多光譜遙感數據的R、G和B波段對應的三刺激值X、Y和Z：

將得到的刺激值X和Y歸一化，得到（x，y）：

在二維CIE色度空間里，將得到的（x，y）進行轉換，得到以等能白光點為原點的坐標（x’,y’）：

（x’,y’）向量與二維CIE色度空間中的x’軸負方向之間的順時針夾角即為色度角α，然后根據FUI水色指數查找表得到FUI水色指數；

步驟3、根據步驟2得到的FUI水色指數分布,結合人工目視解譯，對不同水色的水域進行人工分區，得到若干個水域分區；

步驟4、在步驟3得到的每個水域分區里，將步驟1的實地水深點潮汐校正后的水深值及其對應的R、G和B波段的反射率導出；每個水域分區的實地水深點潮汐校正后的水深值和對應的R、G和B波段上的反射率組成每個水域分區的實地水深點數據集；

步驟5、在步驟3得到的每個水域分區里，使用藍綠雙波段對數線性模型、紅藍綠三波段對數線性模型和Stumpf對數轉換比值模型三種反演模型中的任意一種，利用對應的Ransac算法對步驟4得到的實地水深點數據集進行篩選，保留數據誤差小于誤差閾值的實地水深點數據及其在R、G和B波段上的反射率，去除數據誤差大于誤差閾值的數據，得到篩選后的實地水深點數據集；