[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

本發明涉及遙感圖像處理技術領域，解決了傳統淹沒區提取方法精度不足的技術問題，尤其涉及一種洪澇淹沒區提取方法及系統，該提取方法包括以下步驟：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。本發明通過利用不同數據源的互補信息，并將紋理特征和DEM數據與K?means聚類算法結合起來，能夠有效解決傳統淹沒區提取方法精度不足的缺點，從而改善洪澇淹沒區提取的準確性和魯棒性。

技術領域

本發明涉及遙感圖像處理技術領域，尤其涉及一種洪澇淹沒區提取方法及系統。

背景技術

臺風洪澇監測的前提條件就是洪澇發生時對受災地區水體的識別，及時有效的獲取洪水范圍有利于對洪澇災情進行分析，微波遙感是一種可靠的替代勘測技術，可以在任何天氣條件下全天工作，并能夠在臺風洪水期間提供重要的地表信息。閾值法是最常見的水體提取算法，它是根據在SAR影像中設定一個后向散射系數閾值來區分水體與非水體，因為水體的后向散射系數遠低于SAR影像中其他物體。

然而，閾值的設定容易受到人主觀性的影響，并且可能隨時間和空間的變化而變化。目前的自動閾值分割方法包括OTSU方法和熵閾值方法。幾乎所有的閾值方法都是根據SAR影像中的雙峰直方圖來尋找最佳閾值；當影像中的水體比例最小時，直方圖不能顯示雙峰形狀，這表明水體特征將受到背景的極大影響，最終導致不滿意的水體提取結果。

現有的臺風洪澇淹沒區提取方法存在諸多的不足，傳統的遙感洪澇災害監測方法大都基于閾值分割、波段運算等方法提取遙感影像中災害損失信息，但是這些簡單的算法不能滿足高精度的災害損失識別從而應用在洪澇監測上，此外，閾值的科學設定、異物同譜和同物異譜等問題限制了傳統方法的有效應用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種洪澇淹沒區提取方法及系統，通過利用不同數據源的互補信息，并將紋理特征和DEM數據與K-means聚類算法結合起來，有效解決了傳統淹沒區提取方法精度不足的缺點。

為解決上述技術問題，本發明提供了如下技術方案：一種洪澇淹沒區提取方法，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。

進一步地，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。

進一步地，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。

進一步地，在步驟S2中，輻射定標可通過如下公式完成：