基于变化检测的围填海信息提取方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及一种基于变化检测的围填海信息提取方 法及装置。
【背景技术】
[0002] 围填海是近岸海域的热点用海方式，围填海在给人类带来经济效益和社会效益 的同时，也对近海的生态环境产生了极大的负面影响，采用科学的技术手段进行海岸带调 查能为监管部门提供有力的科学依据。遥感技术因其快速、准确、大范围的对地观测能力 而成为海域调查的有力手段。《海籍调查规程》（HY/T 124- 2009)将海域使用类型划分为 9个一级类和25个二级类，其中主要的围填海类型包括港口建设用海、城镇建设用海、围垦 用海、围海养殖、盐田用海和未分类用地等。
[0003]目前，关于围填海信息提取的文献资料较少。徐进勇等提出的围填海遥感监测方 法研究，依据"908"专项的海域使用分类体系，基于围填海类型在HJ-1CCD卫星影像上的分 布特征，建立了中分辨率多光谱卫星标准假彩色合成影像关于围填海遥感分类系统和相应 围填海类型的解译标志，通过目视解译提取围填海信息。
[0004] 吴正鹏等提出的基于多源遥感影像的围填海监测，以天津南港工业区为例，将多 时相卫星遥感影像进行叠加显示，通过计算机解译与目视解译相结合的方法得到围填海区 域。
[0005] 朱丽丽等提出的基于数据挖掘的遥感影像围填海智能检测方法研究，基于不同时 相同区域的Landsat TM卫星影像，采用数据挖掘中的关联规则算法，挖掘了围填海检测规 贝1J，提取了影像中围填海区域。
[0006] 鞠明明提出的基于面向对象图像分析的围填海工程遥感信息提取技术研究，采取 分级分类的方法对高分辨率遥感影像中围填海工程区域的地物进行了分类和提取，第一级 分类以地物光谱特征为主导的监督分类，将遥感图像地物划分为水体、建设用地、滩涂、植 被和未分类用地等类型；第二级分类是在一级分类基础上，根据地物的基元特征建立知识 规则，提取专题地物养殖水域和堤坝，也就是将水体细分类为海域、养殖水域和其他内陆 水体；将建设用地细分类为堤坝和其他建设用地。
[0007] 上述现有技术中，大部分围填海检测方法利用ERDAS、ArcGIS等专业遥感影像处 理软件来实现，智能化、自动化程度较低，很大程度上需要依赖目视解译工作。
【发明内容】
[0008] 有鉴于此，为克服上述至少一个缺点，并提供下述至少一种优点。本发明公开了一 种基于变化检测的围填海信息提取方法及装置。
[0009] 为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种基于变化检测的围填海信 息提取方法，包括：
[0010] 步骤S10、将采集的前期影像作为参考影像，将采集的后期影像作为待处理影像， 对所述参考影像和待处理影像进行配准，利用坐标初步配准后，获得同名点，利用所述同名 点对所述待处理影像进行仿射变换，得到变换后待处理影像；
[0011] 步骤S20、以所述配准时的变换参数对白板图像进行变换，得到变换后白板图像， 基于所述变换后白板图像对所述参考影像进行二值掩模求与，得到所述参考影像与所述待 处理影像的重叠区域；
[0012] 步骤S30、在所述重叠区域中分别提取所述变换后待处理影像和掩模后参考影像 的边缘二值图，对两幅所述边缘二值图进行处理得到围填海区域二值图，基于所述围填海 区域二值图对所述变换后待处理影像进行处理，得到初步围填海区域；
[0013] 步骤S40、基于所述初步围填海区域在所述参考影像和所述待处理影像中分别选 取感兴趣区域；
[0014] 步骤S50、基于分水岭算法对两个所述感兴趣区域进行分割，并基于光谱异质性对 所述分割后的影像进行图斑合并；
[0015] 步骤S60、分别提取两幅所述分割后的图像的特征量，基于特征量以及样本库对所 述参考影像和待处理影像进行分类；以及
[0016] 步骤S70、基于分类结果对所述感兴趣区域进行面向对象的变化检测，根据检测结 果得到围填海区域。
[0017] 如上所述的基于变化检测的围填海信息提取方法，在一种可能的实现方式中，所 述步骤S10具体包括：
[0018] 步骤S11、分别采集不同时期的可见光影像，将前期影像作为参考影像，将后期影 像作为待处理影像；
[0019] 步骤S12、根据所述参考影像和所述待处理影像的地理坐标信息对所述参考影像 和所述待处理影像进行初步配准，得到大致对应关系；
[0020] 步骤S13、在所述大致对应关系的基础上，分别提取所述初步配准后的所述参考影 像和所述待处理影像的特征点；
[0021] 步骤S14、在所述参考影像的特征点的邻域范围内，与经初步配准的所述待处理影 像进行特征点匹配，获得所述参考影像和经初步配准的所述待处理影像的同名点；
[0022] 步骤S15、利用RANSAC算法对所述同名点进行粗差剔除，得到精确的同名点；以及
[0023] 步骤S16、利用精确的同名点对所述待处理影像进行仿射变换，得到变换后待处理 影像。
[0024] 如上所述的基于变化检测的围填海信息提取方法，在一种可能的实现方式中，所 述步骤S20中基于式（1)计算所述重叠区域：
[0025] Ii_c = Ij. *(I3. *p) (1)
[0026] 其中，L为所述参考影像，I 3为与所述参考影像尺寸相同的白板影像，p为所述配 准过程中得到的变换参数。
[0027] 如上所述的基于变化检测的围填海信息提取方法，在一种可能的实现方式中，所 述步骤S30具体包括：
[0028] 步骤S31、采用基于Canny算子的边缘提取方法分别提取所述变换后待处理影像 和掩模后参考影像的边缘二值图；
[0029] 步骤S32、对两幅所述边缘二值图分别进行膨胀和孔洞填充，利用小面积连通域去 除海面上的小的干扰区域，然后再经过与膨胀相同参数的腐蚀操作，得到两幅所述海陆分 割二值图；
[0030] 步骤S33、对两幅所述海陆分割二值图进行差分计算得到围填海区域二值图；以 及
[0031] 步骤S34、基于所述围填海区域二值图对所述待处理影像进行二值掩模求与，得到 初步围填海区域。
[0032] 如上所述的基于变化检测的围填海信息提取方法，在一种可能的实现方式中，所 述步骤S40中以所述初步围填海区域周围100像素的矩形范围作为感兴趣区域。
[0033] 如上所述的基于变化检测的围填海信息提取方法，在一种可能的实现方式中，所 述步骤S50中，基于式（2)计算所述光谱异质性，并且，如果所计算出的光谱异质性小于设 置的图斑阈值，则对所述光谱异质性对应的区域进行合并；
[0034]
(2)
[0035] 其中，hOTlOT表示光谱异质性，n表示合并后的图斑像元数，np叫分别表示合并 前的两个图斑像元数，分别表示合并前的两个图斑的标准差，表示合并后的 图斑标准差，c表示波段总数。
[0036] 如上所述的基于变化检测的围填海信息提取方法，在一种可能的实现方式中，所 述步骤S60中的特征量包括：两幅所述分割后的图像中的各个图斑的纹理特征值，以及对 两幅所述分割后的图像进行hough变换直线检测所得到的直线数，所述纹理特征值包括 熵、逆差矩、能量以及对比度。
[0037] 如上所述的基于变化检测的围填海信息提取方法，在一种可能的实现方式中，所 述步骤70中，根据所述分类后的参考影像和所述待处理影像的感兴趣区域内对应位置属 性值的不同，得到变化区域，所述变化区域对应围填海区域。
[0038] -种基于变化检测的围填海信息提取装置，包括：
[0039] 配准模块，用于将采集的前期影像作为参考影像，将采集的后期影像作为待处理 影像，对所述参考影像和待处理影像进行配准，利用坐标初配准后，获得同名点，利用所述 同名点对所述待处理影像进行仿射变换，得到变换后待处理影像；
[0040] 重叠区域获取模块，用于以所述配准时的变换参数对白板图像进行变换，得到变 换后白板图像，基于所述变换后白板图像对所述参考影像进行二值掩模求与，得到所述参 考影像与所述待处理影像的重叠区域；
[0041] 初步围填海区域计算模块，用于在所述重叠区域中分别提取所述变换后待处理影 像和掩模后参考影像的边缘二值图，对两幅所述边缘二值图进行处理得到围填