基于序列非线性滤波的遥感影像水体专题信息提取方法

摘要

本发明属于遥感技术领域，具体涉及一种基于序列非线性滤波的遥感影像水体专题信息提取方法。具体步骤为：遥感影像的预处理与序列非线性滤波，滤波结果影像区域标定和各标定区域各项特征值的计算，水体目标区域选择准则的建立，水体区域的自动提取及基于形态学的水体专题提取信息后处理四个步骤，最后生成满足通用GIS软件要求的专题信息矢量数据。本发明从灰度数学形态学基本运算入手，构成一种序列非线性滤波模型，直接进行非线性滤波，提取遥感影像中的水体区域；根据水体的相关知识，对序列非线性滤波提取出的水体区域，计算不同区域的各项特征值根据水体成像特性和水体区域相关知识，建立水体目标区域选择准则，从而实现遥感影像上水体专题信息的自动快速提取，本发明受噪声和误差影响较少，鲁棒性强，处理提取水体过程全自动进行，无须人工干预，能处理的数据广泛，耗时少。

主权项

一种基于序列非线性滤波的遥感影像水体专题信息提取方法，其特征在于具体步骤如下：(1)遥感多波段影像的预处理与序列非线性滤波根据水体光谱特性和遥感影像波段设置，选择红外或红波段、蓝或绿波段作为备选波段，根据公式(1)进行预处理生成待处理数据图层，BW0＝BL+k×BL/(BH+w)    (1)其中，BL表示红外或红波段亮度值，BH表示蓝或绿波段亮度值，BW0表示预处理后的像素亮度值，k为比例变换系数，w是为了避免除零问题，而对BH加上的一个很小的正数；采用序列非线性滤波方法，根据预处理生成待处理数据图层公式(1)，对遥感影像首先进行最大值滤波处理，消除影像中非连续面状分布的暗的像素，同时呈面状连续分布的水体区域也被削弱；然后进行中值滤波进行降噪处理；进而采用最小值滤波处理恢复最大值滤波处理中被削弱的水体区域；(2)对滤波结果影像进行区域标定、计算各个标定区域的各项特征值采用区域生长算法，对步骤(1)中的结果影像先标定候选水体像素组成连续区域，然后利用公式(2)～(5)，计算各个区域的各项统计特征：区域面积、区域灰度均值、区域灰度直方图，区域灰度直方图为： H [ i ] = Σ R [ i ] 1 , i = 0,1 , . . . , 255 - - - ( 2 ) 区域面积A为： A = Σ i = 0 255 H [ i ] - - - ( 3 ) 区域灰度均值： GM = 1 A Σ i = 1 255 [ H [ i ] * i ] - - - ( 4 ) 直方图峰值灰度级：GP＝PI，H[PI]＝MAX{H[i]，i＝0，1，...，255}    (5)其中，R[i]为区域中灰度值为i的像素集合，H[i]为直方图第i级灰度的像素个数，A为区域面积，GM为区域灰度均值，GP为直方图峰值灰度级；(3)水体目标区域选择准则的建立①区域面积A＜A0的区域为非水体区域；②区域灰度均值GM＞GM0的区域为非水体；③直方图峰值灰度级GP＞区域灰度均值GM的区域为非水体区域；其中A0及GM0取值均有较大的冗余度；(4)水体区域的自动提取，基于形态学的水体专题提取信息后处理根据步骤(3)建立的水体区域准则，及各个区域的特征值，对标记的各个区域进行判定，从而自动剔除杂波及其他目标，得到水体目标区域；通过形态开、闭运算，对生成的专题图像进行滤波，除去比结构元素小的特定图像细节，在形态学滤波的基础上对提取的矢量进行长度及面积统计，对提取出的矢量长度及所围面积小于阈值的进行剔除，最后提取的专题信息分层表示为ArcGIS软件的形文件，即shp文件格式。