一种用于卫星数据的独立浮冰提取方法

摘要

本发明公开了一种用于卫星数据的独立浮冰提取方法，应用于已经过冰水识别，需要定量研究独立海冰运动和形状特征的情况。其方法首先划分子区域网格，构造子区梯度差分图像，计算每个子区内海冰像元数与子区总像元数的比率，对于海冰比率大于阈值的子区，海冰包括块状独立浮冰和连接成片的浮冰碎屑，因二者的反射特性有差异，表现在图像直方图呈现双峰特征，选择直方图双峰之间谷的位置作为阈值，然后结合梯度差分图像阈值分割实现独立浮冰与背景碎屑浮冰的识别。本发明的优点在于双峰阈值与梯度差分相结合的卫星数据独立浮冰提取方法能够保留完整的独立浮冰信息，同时有效去除碎屑浮冰。

主权项

一种用于卫星数据的独立浮冰提取方法，其特征在于已包括如下步骤：1）划分子区网格，从海冰分布图中裁剪出流冰区图像后，将图像划分为矩形网格子区图像，每个子区与其相邻的子区有50%或25%的重叠区域；2）构造子区梯度差分图像，通过8个方向的梯度算子，获取各个子区图像的8个梯度差分图像；3）海冰比率检测，计算每个子区内海冰像元数与子区总像元素的比率，与比率阈值进行比较，只有比率大于阈值的子区才进行下一步骤；4）图像量化及其直方图统计，原图像是反射率图像，像素值采用浮点型记录，后面阈值的确定是利用灰度直方图实现的，因此将每个子区图像进行量化为0到255共256个级别，然后统计每个量化后子区图像的灰度直方图；5）双峰法确定阈值，对于通过海冰比率检测的子区，海冰包括独立浮冰和连接成片的浮冰碎屑，二者的反射特性有差异，因此可将独立浮冰作为前景像素，在图像中这部分颜色较浅，浮冰碎屑作为背景像素，颜色偏暗，反映在灰度直方图中就是具有明显的双峰，选择双峰之间谷的位置作为子区阈值；6）子区阈值平均，因为每个子区与其相邻的子区有重叠，所以重叠区域可能有多个阈值，这种情况采用多个阈值的均值作为重叠区域的最终阈值，这样操作后，每个像素都对应一个它所在子区的阈值TDN；7）图像分割，对所有子区的梯度差分图像设置同一个固定阈值TG。若像元灰度值大于它所在子区分割阈值TDN，同时它对应的8个梯度差分图像像元的灰度值都小于固定阈值TG，则判断该像元属于独立浮冰，为前景像元，像元灰度值设为255，反之则为背景像元，像元灰度值设为0，这样，整幅图像分割为只有两类像元的二值图像；8）形态学修复，为了改善独立浮冰提取效果，对于独立浮冰提取后出现空洞和离散噪声点以及独立浮冰之间的“搭接”，可以采用开运算和闭运算相结合来进行修复。