[發明專利]一種洪澇淹沒區提取方法及系統

在審

• 申請號: 202310897110.1
• 申請日: 2023-07-21
• 公開（公告）號: CN116630426A
• 公開（公告）日: 2023-08-22
• 發明（設計）人: 秦艷萍;殷曉斌;高國興
• 申請（專利權）人: 海南衛星海洋應用研究院有限公司
• 主分類號: G06T7/73
• 分類號: G06T7/73;G06T7/11;G06T7/40;G06T7/66;G06V10/762;G06V10/764;G06V20/13
• 代理公司: 海南海之信知識產權代理事務所(普通合伙) 46010
• 代理人: 殷增浩

1.一種洪澇淹沒區提取方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

S1、獲取某一區域在洪澇災害發生前期和后期的SAR影像數據；

S2、對SAR影像數據預處理并計算得到后向散射系數，預處理包括對SAR影像數據幾何校正、濾波處理和輻射定標；

S3、計算SAR影像數據的灰度共生矩陣，并提取與其相對應的SAR紋理特征，SAR紋理特征包括熵en、均勻性hom、角二階矩ASM和差異性dis；

S4、獲取包含山體信息的DEM數據；

S5、采用K-means聚類算法根據后向散射系數、SAR紋理特征和DEM數據進行水陸分割生成水陸分割結果；

S6、通過形態學運算處理對水陸分割結果進行優化，得到洪澇災害發生前期和后期SAR影像數據的水體提取結果；

S7、采用變化檢測法對洪澇災害發生前期和后期的水體提取結果進行變化檢測，獲得洪澇災害淹沒區。

2.根據權利要求1所述的洪澇淹沒區提取方法，其特征在于，在步驟S2中，幾何校正通過多項式系數RPC進行校正，其表達式為：

；

上式中，和是SAR影像數據中像點的坐標（x,y）和地面物點坐標（X,Y,Z）在經過平移和縮放等一系列操作處理后獲得的標準化坐標值，為對像點標準化后獲得的該像點的行、列號，表示選取的不同多項式。

3.根據權利要求1所述的洪澇淹沒區提取方法，其特征在于，在步驟S2中，SAR影像中相干斑噪聲通過Lee濾波去除，濾波公式為：

；

上式中，是待求濾波后的圖像的像素值，為SAR影像數據中原圖像的像素值，u為窗口的均值，w可通過窗口以及整幅圖像標準差系數計算得到。

4.根據權利要求1所述的洪澇淹沒區提取方法，其特征在于，在步驟S2中，輻射定標可通過如下公式完成：

；

上式中，為像元i和j處的強度值，表示外部校準因子，為一個常量，c的取值為32767。

5.根據權利要求1所述的洪澇淹沒區提取方法，其特征在于，在步驟S3中，熵en的表達式為：

；

均勻性hom的表達式為：

；

角二階矩ASM的表達式為：

；

差異性dis的表達式為：

；

上式中，為圖像量化后的灰度級別，為對灰度共生矩陣進行歸一化處理；

；

上式中，為灰度共生矩陣中像素對出現的次數。

6.一種用于實現上述權利要求1-5任一項所述的洪澇淹沒區提取方法的系統，其特征在于，該系統包括：

數據提取模塊，數據提取模塊用于讀取不同的SAR影像數據及對應的輔助數據；

數據預處理模塊，數據預處理模塊用于將讀取的SAR影像數據進行預處理并用于后續的SAR紋理特征提取和水陸分割；

紋理特征提取模塊，紋理特征提取模塊用于根據預處理后的后向散射系數計算其SAR紋理特征；

水陸分割模塊，基于后向散射系數、SAR紋理特征及DEM數據，通過K-means聚類和形態學操作，實現對水體和陸地區域的準確分割；

對比檢測模塊，對比檢測模塊用于對災害前后SAR影像數據水陸分割結果進行對比分析，準確識別洪澇災害引起的水體變化；

繪圖模塊，繪圖模塊用于將需要展示的數據或者過程參數繪制在經緯度坐標系的圖中。

7.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，數據預處理模塊包括：

數據插值單元，數據插值單元用于根據災害前后SAR影像數據的覆蓋區域，截取出相同覆蓋范圍的經緯度參數，根據該參數并結合需求的空間分辨率進行插值；

幾何校正單元，輸入數據插值結果，將像素坐標轉換為地理坐標，使得遙感影像在地理空間上具有準確的位置和幾何信息；

濾波單元，輸入幾何校正結果，利用Lee濾波器去除SAR影像數據中的相干斑噪聲；

輻射定標單元，輸入濾波結果，利用輻射定標公式將強度信息轉為后向散射系數；

數據集生產單元，數據集生產單元用于將經過預處理的SAR影像數據制作成數據集，作為后面模塊的輸入。

8.根據權利要求6所述的系統，其特征在于，水陸分割模塊包括：

分類單元，輸入后向散射系數、SAR紋理特征、DEM數據，利用K-means聚類算法進行分類，提取水體信息；

形態學運算單元，輸入水體提取結果，通過膨脹、腐蝕運算進行處理。