[發明專利]一種增強Sentinel-1 SAR影像水體提取效果的偽彩色特征提取方法

在審

• 申請號: 202310384436.4
• 申請日: 2023-04-11
• 公開（公告）號: CN116563385A
• 公開（公告）日: 2023-08-08
• 發明（設計）人: 張齊;胡翔云
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T7/80
• 分類號: G06T7/80;G06T5/20;G06T5/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

本發明公開了一種增強Sentinel?1SAR影像水體提取效果的偽彩色特征提取方法。本發明考慮到當前SAR影像水體提取方法中對SAR影像色彩特征的挖掘和利用不充分，因此通過偽彩色合成和色彩特征構造來自動化提取Sentinel?1SAR影像的色彩特征，以有效區分SAR影像中的水體與非水體，進而用于提升Sentinel?1SAR水體提取的精度和可靠性。本發明的優點在于提出的方法無需人工干預，能夠實現Sentinel?1SAR影像色彩信息的自動化提取。本發明提出的方法計算效率快、自動化程度高，可操作性強，不僅易于實現而且整個模型的可擴展性強。因此，本發明具有很高的實用價值。

技術領域

本發明屬于遙感圖像處理領域，特別是涉及一種增強Sentinel-1?SAR影像水體提取效果的偽彩色特征提取方法。

背景技術

近年來，隨著氣候環境變化的不斷加劇，大型洪水事件頻頻發生。洪水由于具有很強的破壞力，往往會給人們造成巨大的經濟財產損失，甚至人員傷亡。基于遙感影像的洪水制圖能夠提供洪水的空間分布信息以幫助災后救援措施的制定和災后重建等。而SAR影像具有全天時全天候，不受氣候條件影響等諸多方面的優勢，因此是遙感洪水制圖的主要數據源之一。因此，研發有效的SAR影像水體提取方法對實現及時準確的洪水制圖而言至關重要。

不同于常見的光學遙感影像，SAR影像光譜信息有限而且噪聲嚴重。常用的SAR水體提取方法往往是利用SAR影像的后向散射強度信息進行閾值分割，或根據SAR影像的后向散射強度圖進行空間特征的構造與提取，以提升SAR水體提取的精度。但事實上，除了強度信息和空間特征外，SAR影像在色彩特征方面仍然有一定的挖掘空間。在現有的SAR影像水體提取工作中，存在對SAR影像信息挖掘不充分的問題，尤其是對SAR影像色彩信息的利用嚴重不足，因此水體提取的精度和可靠性仍然還有很大的提升空間。因此，探索如何有效挖掘SAR影像的色彩信息以提升SAR水體提取的效果十分重要。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的上述不足，提供一種增強Sentinel-1?SAR影像水體提取效果的偽彩色特征提取方法，該方法首先獲取目標區域的Sentinel-1?SAR?VV和VH極化影像，對其進行輻射定標、濾波、地形校正和分貝化等一系列數據預處理后，計算Sentinel-1雙極化水體指數SDWI。然后，將VV、VH極化影像和水體指數SDWI進行偽彩色圖像合成，并通過色彩空間變換將合成的偽彩色圖像轉換到CIE?XYZ色彩空間，在CIE?XYZ色彩空間內提取影像的主波長、顏色飽和度等色彩信息作為新的特征，用于提升Sentinel-1SAR影像水體信息提取的精度。

本發明所采用的技術方案是：一種增強Sentinel-1?SAR影像水體提取效果的偽彩色特征提取方法，包括以下步驟：

步驟1，獲取目標區域的Sentinel-1?SAR影像，包括VV和VH極化影像，并對SAR影像進行預處理；

步驟2，利用預處理后的Sentinel-1?SAR?VV和VH極化影像計算Sentinel-1雙極化水體指數SDWI；

步驟3，將VV極化影像、VH極化影像和水體指數SDWI圖像分別視作彩色圖像的R、G、B波段進行偽彩色合成，得到偽彩色圖像I；

步驟4，對步驟3中生成的偽彩色圖像I進行色彩空間變換，將其從CIE?RGB色彩空間轉換到CIE?XYZ色彩空間，CIE?XYZ色彩空間為馬蹄形區域；

步驟5，提取影像的主波長信息；假設點N是原始偽彩色圖像I中某像素經過色彩空間變換得到的點，連接點等能白點E與點N，并沿著E點到N點的方向做延長線，與馬蹄形曲線相交于M點，所述馬蹄形曲線即為馬蹄形區域的外輪廓線；那么，交點M對應的波長即為N點對應的主波長，獲取影像中所有像素在CIE?XYZ色彩空間中的主波長信息，共同構成影像的一個新特征；

步驟6，計算線段EM的長度作為影像的一個新特征，用來增強同色系像素之間的相似性；