一种基于遥感影像的水体提取方法及系统与流程

本发明涉及遥感技术领域，特别是涉及一种基于遥感影像的水体提取方法及系统。

背景技术

水是地球上万物的生命之源，水体的提取是水资源的调查评估、洪涝灾害的预测调查和损失评估、环境监测、水质监测以及旱情评估等众多方面的基础。因此，快速准确地提取水体对水资源的保护、监测和评估意义重大。然而，在现有的利用遥感影像提取水体信息的方法中，简单易行的水体提取方法往往提取精度不高，高精度的水体提取方法往往又复杂不易操作。利用光学影像自动提取水体，仅考虑光谱信息，提取结果容易受易于与水体混淆地物类型的影响，产生错分或漏分，降低水体空间信息提取的准确性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种基于遥感影像的水体提取方法及系统，提高水体提取的准确度。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种基于遥感影像的水体提取方法，包括：

获取待处理的遥感影像；

将所述待处理的遥感影像按预设窗口大小进行划分，得到多个窗口遥感影像；

根据各个窗口遥感影像的颜色特征将多个窗口遥感影像初步划分为水体窗口图像、非水体窗口图像和交界窗口图像；

对每个所述交界窗口图像进行假彩色合成，得到交界窗口假彩色图像；

计算所述交界窗口假彩色图像中各个像素的归一化水体指数；

将归一化水体指数小于或等于归一化水体指数阈值的像素确定为非水体像素，将归一化水体指数大于所述归一化水体指数阈值的像素确定为模糊像素；

将所述交界窗口假彩色图像转换至lab颜色模型下，并判断在转换后各个模糊像素的b通道是否小于0，得到判断结果；

将判断结果为小于0的模糊像素确定为水体像素；

将判断结果为大于或等于0的模糊像素确定为非水体像素；

确定所有水体像素和水体窗口图像组成的区域为水体区域，所有非水体像素和非水体窗口图像组成的区域为非水体区域。

可选的，所述根据各个窗口遥感影像的颜色特征将多个窗口遥感影像初步划分为水体窗口图像、非水体窗口图像和交界窗口图像，具体包括：

选定一幅水体区域的窗口遥感影像作为基准图像；

针对每个所述窗口遥感影像均构建一个反映颜色特征的特征空间；

计算各个窗口遥感影像的特征空间的颜色特征与所述基准图像的特征空间的颜色特征的相似度；

将相似度大于第一相似度阈值的窗口遥感影像确定为水体窗口图像，将相似度小于第二相似度阈值的窗口遥感影像确定为非水体窗口图像，将相似度介于第一相似度阈值与所述第二相似度阈值的窗口遥感影像确定为交界窗口图像。

可选的，所述选定一幅水体区域的窗口遥感影像作为基准图像，包括：

计算各个窗口遥感影像的水体指数；

选取水体指数最大的窗口遥感影像作为基准图像。

本发明还公开一种基于遥感影像的水体提取系统，包括：

获取模块，用于获取待处理的遥感影像；

窗口划分模块，用于将所述待处理的遥感影像按预设窗口大小进行划分，得到多个窗口遥感影像；

窗口分类模块，用于根据各个窗口遥感影像的颜色特征将多个窗口遥感影像初步划分为水体窗口图像、非水体窗口图像和交界窗口图像；

假彩色合成模块，用于对每个所述交界窗口图像进行假彩色合成，得到交界窗口假彩色图像；

水指数计算模块，用于计算所述交界窗口假彩色图像中各个像素的归一化水体指数；

第一像素分类模块，用于将归一化水体指数小于或等于归一化水体指数阈值的像素确定为非水体像素，将归一化水体指数大于所述归一化水体指数阈值的像素确定为模糊像素；

判断模块，用于将所述交界窗口假彩色图像转换至lab颜色模型下，并判断在转换后各个模糊像素的b通道是否小于0，得到判断结果；

第二像素分类模块，用于将判断结果为小于0的模糊像素确定为水体像素；

第三像素分类模块，用于将判断结果为大于或等于0的模糊像素确定为非水体像素；

水体提取模块，用于确定所有水体像素和水体窗口图像组成的区域为水体区域，所有非水体像素和非水体窗口图像组成的区域为非水体区域。

可选的，所述窗口分类模块，具体包括：

基准图像选取单元，用于选定一幅水体区域的窗口遥感影像作为基准图像；

特征空间构件单元，用于针对每个所述窗口遥感影像均构建一个反映颜色特征的特征空间；

相似度计算单元，用于计算各个窗口遥感影像的特征空间的颜色特征与所述基准图像的特征空间的颜色特征的相似度；

窗口分类单元，用于将相似度大于第一相似度阈值的窗口遥感影像确定为水体窗口图像，将相似度小于第二相似度阈值的窗口遥感影像确定为非水体窗口图像，将相似度介于第一相似度阈值与所述第二相似度阈值的窗口遥感影像确定为交界窗口图像。

可选的，所述基准图像选取单元，包括：

水体指数计算子单元，用于计算各个窗口遥感影像的水体指数；

基准图像选取子单元，用于选取水体指数最大的窗口遥感影像作为基准图像。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明的基于遥感影像的水体提取方法及系统，首先利用窗口划分和图像颜色特征对水体进行初步提取，然后将假彩色合成技术、归一化水体指数和lab颜色模型三种技术结合在一起对无法确定的区域进行精细划分，大大提高了水体提取的准确度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明基于遥感影像的水体提取方法的方法流程图；

图2为本发明基于遥感影像的水体提取系统的系统结构图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种基于遥感影像的水体提取方法及系统，提高水体提取的准确度。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明基于遥感影像的水体提取方法的方法流程图。

参见图1，该基于遥感影像的水体提取方法，包括：

步骤101：获取待处理的遥感影像。获取待处理的遥感影像之后，首先需要对待处理的遥感影像进行预处理。预处理依次包括辐射定标、大气校正、几何校正和噪声去除。该预处理的过程可以提高遥感影像的质量，凸显水体信息。

步骤102：将所述待处理的遥感影像按预设窗口大小进行划分，得到多个窗口遥感影像。该窗口大小的选取取决于遥感影像的分辨率，窗口大小的选取需保证划分的窗口遥感影像的数量大于预设数量值。这样能够保证纯水体的窗口遥感影像的数量满足预设条件。

步骤103：根据各个窗口遥感影像的颜色特征将多个窗口遥感影像初步划分为水体窗口图像、非水体窗口图像和交界窗口图像。该步骤是初步划分的步骤，该步骤只需要保证水体窗口图像中的水体成分所占百分比超过90％，非水体窗口图像中的非水体成分所占百分比超过90％。接下来只需对交界窗口图像进行精细化处理即可。

步骤104：对每个所述交界窗口图像进行假彩色合成，得到交界窗口假彩色图像。

步骤105：计算所述交界窗口假彩色图像中各个像素的归一化水体指数。归一化水体指数的计算公式为：

其中niwi表示归一化水体指数，dngreen表示绿光波段，dnnir表示近红外波段。

步骤106：将归一化水体指数小于或等于归一化水体指数阈值的像素确定为非水体像素，将归一化水体指数大于所述归一化水体指数阈值的像素确定为模糊像素。

步骤107：将所述交界窗口假彩色图像转换至lab颜色模型下，并判断在转换后各个模糊像素的b通道是否小于0，得到判断结果。

步骤108：将判断结果为小于0的模糊像素确定为水体像素。

步骤109：将判断结果为大于或等于0的模糊像素确定为非水体像素。

步骤110：确定所有水体像素和水体窗口图像组成的区域为水体区域，所有非水体像素和非水体窗口图像组成的区域为非水体区域。

本发明中将同时满足归一化水体指数大于归一化水体指数阈值和交界窗口假彩色图像转换至lab颜色模型下后b通道是否小于0两个条件的像素确定为水体像素，减少人工养殖区域、浅滩区域和覆盖有浮游生物的区域的误提取，提高了水体提取的准确度。

上述步骤103，具体包括：

选定一幅水体区域的窗口遥感影像作为基准图像；过程为：计算各个窗口遥感影像的水体指数；选取水体指数最大的窗口遥感影像作为基准图像。

针对每个所述窗口遥感影像均构建一个反映颜色特征的特征空间。

计算各个窗口遥感影像的特征空间的颜色特征与所述基准图像的特征空间的颜色特征的相似度。

将相似度大于第一相似度阈值的窗口遥感影像确定为水体窗口图像，将相似度小于第二相似度阈值的窗口遥感影像确定为非水体窗口图像，将相似度介于第一相似度阈值与所述第二相似度阈值的窗口遥感影像确定为交界窗口图像。

图2为本发明基于遥感影像的水体提取系统实施例的系统结构图。

参见图2，该基于遥感影像的水体提取系统，包括：

获取模块201，用于获取待处理的遥感影像。

窗口划分模块202，用于将所述待处理的遥感影像按预设窗口大小进行划分，得到多个窗口遥感影像。

窗口分类模块203，用于根据各个窗口遥感影像的颜色特征将多个窗口遥感影像初步划分为水体窗口图像、非水体窗口图像和交界窗口图像。

假彩色合成模块204，用于对每个所述交界窗口图像进行假彩色合成，得到交界窗口假彩色图像。

水指数计算模块205，用于计算所述交界窗口假彩色图像中各个像素的归一化水体指数。

第一像素分类模块206，用于将归一化水体指数小于或等于归一化水体指数阈值的像素确定为非水体像素，将归一化水体指数大于所述归一化水体指数阈值的像素确定为模糊像素。

判断模块207，用于将所述交界窗口假彩色图像转换至lab颜色模型下，并判断在转换后各个模糊像素的b通道是否小于0，得到判断结果。

第二像素分类模块208，用于将判断结果为小于0的模糊像素确定为水体像素。

第三像素分类模块209，用于将判断结果为大于或等于0的模糊像素确定为非水体像素。

水体提取模块210，用于确定所有水体像素和水体窗口图像组成的区域为水体区域，所有非水体像素和非水体窗口图像组成的区域为非水体区域。

上述窗口分类模块203，具体包括：基准图像选取单元、特征空间构件单元、相似度计算单元和窗口分类单元。其中：

基准图像选取单元，用于选定一幅水体区域的窗口遥感影像作为基准图像。该基准图像选取单元包括：水体指数计算子单元，用于计算各个窗口遥感影像的水体指数；基准图像选取子单元，用于选取水体指数最大的窗口遥感影像作为基准图像。

特征空间构件单元，用于针对每个所述窗口遥感影像均构建一个反映颜色特征的特征空间。

相似度计算单元，用于计算各个窗口遥感影像的特征空间的颜色特征与所述基准图像的特征空间的颜色特征的相似度。

窗口分类单元，用于将相似度大于第一相似度阈值的窗口遥感影像确定为水体窗口图像，将相似度小于第二相似度阈值的窗口遥感影像确定为非水体窗口图像，将相似度介于第一相似度阈值与所述第二相似度阈值的窗口遥感影像确定为交界窗口图像。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明的基于遥感影像的水体提取方法及系统，首先利用窗口划分和图像颜色特征对水体进行初步提取，然后将假彩色合成技术、归一化水体指数和lab颜色模型三种技术结合在一起对无法确定的区域进行精细划分，大大提高了水体提取的准确度。

对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。