[發(fā)明專利]一種基于極化雷達(dá)自身影像特征的水體提取方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210313593.1
• 申請(qǐng)日: 2022-03-28
• 公開（公告）號(hào): CN114677401B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何穎清;馮佑斌;李嵐斌;盧陳;唐慶忠;熊龍海;楊敏;趙敏;陳黎;李萬能;吳丹;潘洪洲;吳俊涌;張嘉珊;劉茉默
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 珠江水利委員會(huì)珠江水利科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G06T7/136
• 分類號(hào): G06T7/136;G06T5/40
• 代理公司: 廣州粵高專利商標(biāo)代理有限公司 44102
• 代理人: 張金福

1.一種基于極化雷達(dá)自身影像特征的水體提取方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1：根據(jù)需要開展水體提取的時(shí)間、地點(diǎn)，選擇相應(yīng)的極化雷達(dá)影像并完成預(yù)處理，得到不同極化條件下的后向散射系數(shù)σ；

S2：繪制不同極化條件下的后向散射系數(shù)σ的統(tǒng)計(jì)直方圖，根據(jù)統(tǒng)計(jì)直方圖的雙峰特征，依據(jù)預(yù)設(shè)的自動(dòng)閾值提取算法，定位到雙峰之間的谷底位置，提取局部最小值作為原極化雷達(dá)影像的水體閾值；

S3：計(jì)算不同極化雷達(dá)影像水體閾值之差的均值，取該均值的絕對(duì)值作為閾值偏移量t_Δ；

S4：在不同極化方式中，第二峰值與谷值之間的差值較小的極化方式即為雙峰特征較弱的極化方式；針對(duì)雙峰特征較弱的極化方式，在其后向散射系數(shù)σ上疊加閾值偏移量t_Δ，使不同極化雷達(dá)影像的后向散射系數(shù)直方圖在局部最小值處重疊；

S5：比較每個(gè)像元在不同極化方式中的后向散射系數(shù)大小，取最小值構(gòu)成一景新影像σ_Min；

S6：構(gòu)建水體提取指數(shù)，水體提取指數(shù)PWI＝lg(σ_Min×σ_Min)，并根據(jù)步驟S2的方法計(jì)算水體閾值，提取圖幅范圍內(nèi)的水體像元。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于極化雷達(dá)自身影像特征的水體提取方法，其特征在于，步驟S1具體包括：

S1.1：根據(jù)需要開展水體提取的時(shí)間、地點(diǎn)，下載相應(yīng)的VV和VH極化雷達(dá)影像；

S1.2：對(duì)VV和VH極化雷達(dá)影像進(jìn)行應(yīng)用軌道文件校正處理；

S1.3：對(duì)VV和VH極化雷達(dá)影像進(jìn)行熱噪聲去除處理；

S1.4：對(duì)VV和VH極化雷達(dá)影像進(jìn)行斑點(diǎn)濾波處理；

S1.5：對(duì)VV和VH極化雷達(dá)影像進(jìn)行地理編碼處理；

S1.6：對(duì)VV和VH極化雷達(dá)影像進(jìn)行分貝化處理，得到VV和VH兩種極化方式的分貝化雷達(dá)后向散射系數(shù)，分別記為σ_VV和σ_VH。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于極化雷達(dá)自身影像特征的水體提取方法，其特征在于，步驟S2具體包括：

S2.1：對(duì)VV和VH極化雷達(dá)影像進(jìn)行中值濾波，得到極化雷達(dá)影像后向散射系數(shù)σ_VV和σ_VH的統(tǒng)計(jì)直方圖；

S2.2：按后向散射系數(shù)由小到大的順序，取每N個(gè)Bin的頻數(shù)最大值，其中Bin表示直方圖樣條，設(shè)該最大值為因變量y，對(duì)應(yīng)Bin所在的后向散射系數(shù)為自變量x，構(gòu)建擬合函數(shù)f(x,y)，以達(dá)到平滑原始直方圖數(shù)據(jù)中的頻數(shù)曲線，降低局部Bin之間的鋸齒擾動(dòng)的效果；

S2.3：根據(jù)擬合函數(shù)f(x,y)的一階導(dǎo)數(shù)判斷收斂性，找到頻數(shù)的局部最小值y₀，對(duì)應(yīng)的Bin即為直方圖雙峰之間的谷底，進(jìn)而得Bin所在的后向散射系數(shù)作為提取原始VV和VH極化雷達(dá)影像的水體閾值。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于極化雷達(dá)自身影像特征的水體提取方法，其特征在于，步驟S2.1中，中值濾波采用的濾波窗口大小為5×5像元。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于極化雷達(dá)自身影像特征的水體提取方法，其特征在于，步驟S2.2中，取N＝5。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于極化雷達(dá)自身影像特征的水體提取方法，其特征在于，步驟S3中，計(jì)算VV和VH極化雷達(dá)影像的閾值之差，取其絕對(duì)值作為閾值偏移量t_Δ。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于極化雷達(dá)自身影像特征的水體提取方法，其特征在于，步驟S4中，針對(duì)雙峰特征較弱的VV極化雷達(dá)影像，每個(gè)像元均減去閾值偏移量t_Δ，即σ’_VV＝σ_VV-t_Δ，使不同極化雷達(dá)影像的后向散射系數(shù)直方圖在局部最小值處重疊。