目標(biāo)水體的提取方法和系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種目標(biāo)水體的提取方法和系統(tǒng)，包括：獲取目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)以及遙感影像數(shù)據(jù)；按照目標(biāo)水體的幾何外形將矢量數(shù)據(jù)等面積擴(kuò)大，并生成擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)的遙感影像統(tǒng)計(jì)直方圖，所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括等面積的陸地和水體；根據(jù)統(tǒng)計(jì)直方圖以及預(yù)設(shè)的閾值統(tǒng)計(jì)間隔得到初始閾值；判斷初始閾值是否為先驗(yàn)閾值范圍的邊界值，如果是，則不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，如果否，判斷初始閾值是否為統(tǒng)計(jì)直方圖的最小值，如果是，則不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，如果否，則所述初始閾值為最佳閾值；以所述最佳閾值為水陸分割閾值進(jìn)行目標(biāo)水體的提取。本發(fā)明提供的目標(biāo)水體的提取方法和系統(tǒng)，簡(jiǎn)單高效、準(zhǔn)確性較好，提取精度也較高。
【專利說(shuō)明】目標(biāo)水體的提取方法和系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及環(huán)境監(jiān)測(cè)【技術(shù)領(lǐng)域】，更具體地說(shuō)，涉及一種目標(biāo)水體的提取方法和系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]水資源是人類生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，其重要性不言而喻，其中尤以內(nèi)陸水體與人類社會(huì)的關(guān)系最為密切。由于水資源調(diào)查、水質(zhì)監(jiān)測(cè)及水資源保護(hù)等工作的開展都需要先確定水體的位置和面積，因此，如何對(duì)目標(biāo)水體進(jìn)行提取已經(jīng)成為目前研究的重點(diǎn)之一。
[0003]其中，遙感技術(shù)由于具有速度快、成本低、效率高等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用在湖泊水體的研究中。使用遙感技術(shù)提取目標(biāo)水體就是利用水體和陸地在光譜輻射上的差異特征，對(duì)二者進(jìn)行識(shí)別區(qū)分。目前，基于遙感影像的水體提取方法主要有閾值法、譜間關(guān)系法、水體指數(shù)法、光譜分類法和光譜面積法。其中，閾值法是最常見(jiàn)的目標(biāo)水體提取方法，主要包括單波段閾值法和多波段閾值法，而多波段閾值法又包括水體指數(shù)法和非水體指數(shù)法，而較常用的水體提取指數(shù)法為歸一化植被指數(shù)、歸一化水體指數(shù)法和改進(jìn)的歸一化水體指數(shù)法。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)提出了一種對(duì)喜馬拉雅山地區(qū)的冰湖信息進(jìn)行自動(dòng)提取的方法。該方法先選擇較小的初始閾值對(duì)影像進(jìn)行分割，獲得初步的湖泊信息，然后依邊界對(duì)湖泊區(qū)域進(jìn)行擴(kuò)展，之后根據(jù)擴(kuò)展后的區(qū)域的像元的水體指數(shù)雙峰分布直方圖確定最佳閾值。由于該方法中最佳閾值是根據(jù)雙峰分布直方圖中水體和陸地像元的均值以及方差計(jì)算得到的，如圖1所示，因此，在雙峰分布直方圖雙峰效果不好的情況下，計(jì)算出的閾值的準(zhǔn)確性較差，湖泊即目標(biāo)水體的提取精度也較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種目標(biāo)水體的提取方法和系統(tǒng)，以解決現(xiàn)有技術(shù)中由于分割閾值的準(zhǔn)確性較差而影響目標(biāo)水體提取精度的問(wèn)題。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0007]一種目標(biāo)水體的提取方法，包括:
[0008]獲取目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)以及遙感影像數(shù)據(jù)，所述遙感影像數(shù)據(jù)為MODIS地表反射率數(shù)據(jù)；
[0009]按照所述目標(biāo)水體的幾何外形將所述矢量數(shù)據(jù)等面積擴(kuò)大，并生成所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)的遙感影像統(tǒng)計(jì)直方圖，所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括等面積的陸地和水體；
[0010]根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)直方圖以及預(yù)設(shè)的閾值統(tǒng)計(jì)間隔得到初始閾值，所述初始閾值為所述統(tǒng)計(jì)直方圖在先驗(yàn)閾值范圍內(nèi)的最小值；
[0011]判斷所述初始閾值是否為所述先驗(yàn)閾值范圍的邊界值，如果是，則不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，如果否，判斷所述初始閾值是否為所述統(tǒng)計(jì)直方圖的最小值，如果是，則不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，如果否，則所述初始閾值為最佳閾值；
[0012]以所述最佳閾值為水陸分割閾值進(jìn)行目標(biāo)水體的提取。
[0013]優(yōu)選的，所述統(tǒng)計(jì)直方圖為所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)的遙感影像的第6波段的反射率統(tǒng)計(jì)直方圖。
[0014]優(yōu)選的，所述先驗(yàn)閾值范圍是根據(jù)不同遙感影像或同一遙感影像不同區(qū)域的水陸分割閾值范圍得到的。
[0015]優(yōu)選的，所述以所述最佳閾值為水陸分割閾值進(jìn)行目標(biāo)水體的提取的過(guò)程包括:
[0016]將所述遙感影像中小于所述最佳閾值的像元值設(shè)定為1、大于所述最佳閾值的像元值設(shè)定為0，以得到所述遙感影像的水體掩膜二值圖像；
[0017]從所述水體掩膜二值圖像中提取像元值為I的區(qū)域，所述區(qū)域即為提取的目標(biāo)水體的區(qū)域。
[0018]一種目標(biāo)水體的提取系統(tǒng)，包括:
[0019]獲取模塊，用于獲取目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)以及遙感影像數(shù)據(jù)，所述遙感影像數(shù)據(jù)為MODIS地表反射率數(shù)據(jù)；
[0020]第一生成模塊，用于按照所述目標(biāo)水體的幾何外形將所述矢量數(shù)據(jù)等面積擴(kuò)大，并生成所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)的遙感影像統(tǒng)計(jì)直方圖，所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括等面積的陸地和水體；
[0021]第二生成模塊，用于根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)直方圖以及預(yù)設(shè)的閾值統(tǒng)計(jì)間隔得到初始閾值，所述初始閾值為所述統(tǒng)計(jì)直方圖在先驗(yàn)閾值范圍內(nèi)的最小值；
[0022]判斷模塊，用于判斷所述初始閾值是否為所述先驗(yàn)閾值范圍的邊界值，如果是，則不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，如果否，判斷所述初始閾值是否為所述統(tǒng)計(jì)直方圖的最小值，如果是，則不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，如果否，則所述初始閾值為最佳閾值；
[0023]提取模塊，用于以所述最佳閾值為水陸分割閾值進(jìn)行目標(biāo)水體的提取。
[0024]優(yōu)選的，所述獲取模塊包括:
[0025]第一獲取單元，用于獲取待提取目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)；
[0026]第二獲取單元，用于獲取待提取目標(biāo)水體的遙感影像數(shù)據(jù)，所述遙感影像數(shù)據(jù)為MODIS地表反射率數(shù)據(jù)。
[0027]優(yōu)選的，所述第一生成模塊包括:
[0028]擴(kuò)大單元，用于按照所述目標(biāo)水體的幾何外形將所述矢量數(shù)據(jù)等面積擴(kuò)大，所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括等面積的陸地和水體；
[0029]生成單元，用于根據(jù)所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)和所述遙感影像數(shù)據(jù)，生成所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)的遙感影像的第6波段統(tǒng)計(jì)直方圖。
[0030]優(yōu)選的，還包括:
[0031]統(tǒng)計(jì)單元，用于根據(jù)不同遙感影像或者同一遙感影像中的不同區(qū)域的水陸分割閾值范圍統(tǒng)計(jì)得到所述先驗(yàn)閾值范圍。
[0032]優(yōu)選的，所述判斷模塊包括:
[0033]第一判斷單元，用于判斷所述初始閾值是否為所述先驗(yàn)閾值范圍的邊界值，如果是，發(fā)送第一控制指令至所述提取模塊，如果否，發(fā)送第二控制指令至第二判斷單元；
[0034]第二判斷單元，用于在接收到所述第二控制指令后，判斷所述初始閾值是否為所述統(tǒng)計(jì)直方圖的最小值，如果是，發(fā)送第一控制指令至所述提取模塊，如果否，發(fā)送第三控制指令至所述提取模塊；
[0035]所述提取模塊用于在接收到所述第一控制指令后，不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，在接收到所述第三控制指令后，以所述初始閾值為最佳閾值并進(jìn)行目標(biāo)水體的提取。
[0036]優(yōu)選的，所述提取模塊包括:
[0037]設(shè)定單元，用于將所述遙感影像中小于所述最佳閾值的像元值設(shè)定為1、大于所述最佳閾值的像元值設(shè)定為0，以得到所述遙感影像的水體掩膜二值圖像；
[0038]提取單元，用于從所述水體掩膜二值圖像中提取像元值為I的區(qū)域，所述區(qū)域即為提取的目標(biāo)水體的區(qū)域。
[0039]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0040]本發(fā)明所提供的目標(biāo)水體的提取方法和系統(tǒng)，以MODIS地表反射率數(shù)據(jù)為遙感影像數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上引入了目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)，從而避免了對(duì)目標(biāo)水體以外的干擾區(qū)域進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，大大提高了算法的穩(wěn)定性以及目標(biāo)水體的提取精度；并且，由于擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括等面積的陸地和水體，因此，可以得到雙峰效果明顯的統(tǒng)計(jì)直方圖，在此基礎(chǔ)上根據(jù)該統(tǒng)計(jì)直方圖和預(yù)設(shè)的閾值統(tǒng)計(jì)間隔統(tǒng)計(jì)得到初始閾值的準(zhǔn)確性也較聞;
[0041]由于本發(fā)明中水陸分割的最佳閾值不是根據(jù)直方圖中水體和陸地像元的均值以及方差計(jì)算得到的，因此，不再嚴(yán)格依賴統(tǒng)計(jì)直方圖的雙峰效果，簡(jiǎn)單、高效、準(zhǔn)確性較好，目標(biāo)水體的提取精度也較高。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0042]為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。
[0043]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中雙峰分布直方圖的閾值選擇示意圖；
[0044]圖2為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供的目標(biāo)水體的提取方法流程圖；
[0045]圖3為本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供的目標(biāo)水體的提取系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0046]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0047]本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例提供了一種目標(biāo)水體的提取方法，其流程圖如圖2所示，包括:
[0048]S201:獲取目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)以及遙感影像數(shù)據(jù)；
[0049]在待提取目標(biāo)水體的內(nèi)陸區(qū)域中，例如喜馬拉雅山區(qū)，不同的地表地物可以分為目標(biāo)水體和非目標(biāo)水體，其中，非目標(biāo)水體通稱為陸地。本實(shí)施例中，目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)可以是歷史存檔的矢量數(shù)據(jù)，也可以是通過(guò)相關(guān)數(shù)據(jù)產(chǎn)品得到的目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)，例如，可以通過(guò) MODIS (moderate-resolut1n imaging spectrorad1meter,中分辨率成像光譜儀)標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)產(chǎn)品MCD12Q1得到相應(yīng)目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)。
[0050]遙感影像數(shù)據(jù)為MODIS地表反射率數(shù)據(jù)。該地表反射率數(shù)據(jù)可以是直接下載得到的MODIS地表反射率數(shù)據(jù)產(chǎn)品，如M0D09A1等；也可以在下載得到MODIS初級(jí)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，應(yīng)用相關(guān)的可靠的大氣矯正方法處理后的地表反射率數(shù)據(jù)。
[0051]S202:按照所述目標(biāo)水體的幾何外形將所述矢量數(shù)據(jù)等面積擴(kuò)大，并生成所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)的遙感影像統(tǒng)計(jì)直方圖；
[0052]根據(jù)目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)可以獲得目標(biāo)水體的幾何外形，然后按照該目標(biāo)水體的幾何外形將所述矢量數(shù)據(jù)進(jìn)行等面積擴(kuò)充，以得到擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)，其中，擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括面積近似相等的陸地區(qū)域和水體區(qū)域。
[0053]得到擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)后，生成所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)的遙感影像統(tǒng)計(jì)直方圖，即計(jì)算MODIS地表反射率影像上擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括的陸地區(qū)域和水體區(qū)域的第6波段的反射率值的統(tǒng)計(jì)直方圖。由于擴(kuò)大后的目標(biāo)水體矢量數(shù)據(jù)內(nèi)水體和陸地區(qū)域的面積近似相等，因此，得到的第6波段的統(tǒng)計(jì)直方圖可以出現(xiàn)比較明顯的雙峰效果，其中，左邊的低值波峰為水體部分的反射峰，右邊的高值波峰為陸地部分的反射峰。
[0054]其中，第6波段的反射率值為MODIS地表反射率數(shù)據(jù)的第6波段的地表反射率值，該波段屬于近紅外波段的范圍。由于目標(biāo)水體和陸地在近紅外波段表現(xiàn)出不同的反射特性，即目標(biāo)水體的反射率值很低接近0，而陸地的反射率值相對(duì)較高，因此，本發(fā)明根據(jù)地表地物的這一光譜特征，采用單波段閾值法對(duì)MODIS地表影像上的目標(biāo)水體進(jìn)行提取。
[0055]S203:根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)直方圖以及預(yù)設(shè)的閾值統(tǒng)計(jì)間隔得到初始閾值；
[0056]其中，初始閾值為所述統(tǒng)計(jì)直方圖在先驗(yàn)閾值范圍內(nèi)的最小值；預(yù)設(shè)的閾值統(tǒng)計(jì)間隔可以根據(jù)實(shí)際情況確定，一般為地物目標(biāo)最小的地表反射率變化值。
[0057]此外，先驗(yàn)閾值范圍是根據(jù)不同遙感影像或同一遙感影像不同區(qū)域的水陸分割閾值范圍得到的。本實(shí)施例中，獲得先驗(yàn)閾值范圍的過(guò)程包括:采用傳統(tǒng)的人工試驗(yàn)確定最佳水陸分割閾值的方法，對(duì)基于第6波段反射率值的MODIS影像上的目標(biāo)水體進(jìn)行提取，并統(tǒng)計(jì)得到不同遙感影像或同一遙感影像不同區(qū)域的水陸分割閾值的分布范圍，此分布范圍即為先驗(yàn)閾值范圍。
[0058]S204:判斷所述初始閾值是否為所述先驗(yàn)閾值范圍的邊界值，如果否，進(jìn)入S205，如果是，則進(jìn)入S206 ；
[0059]S205:判斷所述初始閾值是否為所述統(tǒng)計(jì)直方圖的最小值，如果是，則進(jìn)入S206，如果否，則所述初始閾值為最佳閾值，并進(jìn)入S207 ；
[0060]S206:不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提?。?br> [0061]當(dāng)遙感影像本身有問(wèn)題時(shí)，如目標(biāo)水體表面有冰層覆蓋或者水體上空有云層覆蓋，則會(huì)造成自動(dòng)獲取的先驗(yàn)閾值范圍內(nèi)的初始閾值出現(xiàn)在先驗(yàn)閾值范圍的邊界上或該初始閾值為統(tǒng)計(jì)直方圖的最小值，此種情況下，則認(rèn)為遙感影像不適宜進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，因此，不再對(duì)該影像進(jìn)行目標(biāo)水體的提取。
[0062]因此，本實(shí)施例中，在獲得初始閾值后，對(duì)初始閾值進(jìn)行了判定，如果初始閾值是先驗(yàn)閾值范圍的邊界值或統(tǒng)計(jì)直方圖的最小值，則不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提??；如果初始閾值不是先驗(yàn)閾值范圍的邊界值，也不是統(tǒng)計(jì)直方圖的最小值，那么，說(shuō)明目標(biāo)水體表面無(wú)覆蓋物，此時(shí)確定的初始閾值即為最佳閾值。
[0063]由于水體像元的地表反射率遠(yuǎn)小于陸地像元的地表反射率值，因此，依據(jù)確定的最佳水陸分割閾值，可以很容易將水體像元和陸地像元分離開來(lái)，即進(jìn)行目標(biāo)水體的提取。但是，值得注意的是，本實(shí)施例中并不考慮混合像元的效應(yīng)，混合像元是指在一個(gè)像元內(nèi)存在有不同類型的地物，主要出現(xiàn)在地類的邊界處。
[0064]S207:以所述最佳閾值為水陸分割閾值進(jìn)行目標(biāo)水體的提取。
[0065]以最佳閾值為水陸分割閾值進(jìn)行目標(biāo)水體的提取的過(guò)程包括:將所述遙感影像中小于所述最佳閾值的像元值設(shè)定為1、大于所述最佳閾值的像元值設(shè)定為0，以得到所述遙感影像的水體掩膜二值圖像；從所述水體掩膜二值圖像中提取像元值為I的區(qū)域，所述區(qū)域即為提取的目標(biāo)水體的區(qū)域。
[0066]本實(shí)施例提供的目標(biāo)水體的提取方法，以MODIS地表反射率數(shù)據(jù)為遙感影像數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上引入了目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)，從而避免了對(duì)目標(biāo)水體以外的干擾區(qū)域進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，大大提高了算法的穩(wěn)定性以及目標(biāo)水體的提取精度；并且，由于擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括等面積的陸地和水體，因此，可以得到雙峰效果明顯的統(tǒng)計(jì)直方圖，在此基礎(chǔ)上根據(jù)該統(tǒng)計(jì)直方圖和預(yù)設(shè)的閾值統(tǒng)計(jì)間隔統(tǒng)計(jì)得到初始閾值的準(zhǔn)確性也較高；
[0067]由于本實(shí)施例中水陸分割的最佳閾值不是根據(jù)直方圖中水體和陸地像元的均值以及方差計(jì)算得到的，因此，不再嚴(yán)格依賴統(tǒng)計(jì)直方圖的雙峰效果，簡(jiǎn)單、高效、準(zhǔn)確性較好，目標(biāo)水體的提取精度也較高。
[0068]本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例提供了一種目標(biāo)水體的提取系統(tǒng)，該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示，包括獲取模塊301、第一生成模塊302、第二生成模塊303、判斷模塊304和提取模塊 305。
[0069]其中，獲取模塊301用于獲取目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)以及遙感影像數(shù)據(jù)，所述遙感影像數(shù)據(jù)為MODIS地表反射率數(shù)據(jù)；第一生成模塊302用于按照所述目標(biāo)水體的幾何外形將所述矢量數(shù)據(jù)等面積擴(kuò)大，并生成所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)的遙感影像統(tǒng)計(jì)直方圖，所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括等面積的陸地和水體；第二生成模塊303用于根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)直方圖以及預(yù)設(shè)的閾值統(tǒng)計(jì)間隔得到初始閾值，所述初始閾值為所述統(tǒng)計(jì)直方圖在先驗(yàn)閾值范圍內(nèi)的最小值；判斷模塊304用于判斷所述初始閾值是否為所述先驗(yàn)閾值范圍的邊界值，如果是，則不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，如果否，判斷所述初始閾值是否為所述統(tǒng)計(jì)直方圖的最小值，如果是，則不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，如果否，則所述初始閾值為最佳閾值；提取模塊305用于以所述最佳閾值為水陸分割閾值進(jìn)行目標(biāo)水體的提取。
[0070]本實(shí)施例中，獲取模塊301包括第一獲取單元和第二獲取單元,第一獲取單元用于獲取待提取目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)；第二獲取單元用于獲取待提取目標(biāo)水體的遙感影像數(shù)據(jù)，所述遙感影像數(shù)據(jù)為MODIS地表反射率數(shù)據(jù)。
[0071]第一生成模塊302包括擴(kuò)大單元和生成單元，擴(kuò)大單元用于按照所述目標(biāo)水體的幾何外形將所述矢量數(shù)據(jù)等面積擴(kuò)大，所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括等面積的陸地和水體；生成單元用于根據(jù)所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)和所述遙感影像數(shù)據(jù)，生成所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)的遙感影像的第6波段統(tǒng)計(jì)直方圖。
[0072]判斷模塊304包括第一判斷單元和第二判斷單元，第一判斷單元用于判斷所述初始閾值是否為所述先驗(yàn)閾值范圍的邊界值，如果是，發(fā)送第一控制指令至所述提取模塊，如果否，發(fā)送第二控制指令至第二判斷單元；第二判斷單元用于在接收到所述第二控制指令后，判斷所述初始閾值是否為所述統(tǒng)計(jì)直方圖的最小值，如果是，發(fā)送第一控制指令至所述提取模塊，如果否，發(fā)送第三控制指令至所述提取模塊；所述提取模塊用于在接收到所述第一控制指令后，不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，在接收到所述第三控制指令后，以所述初始閾值為最佳閾值并進(jìn)行目標(biāo)水體的提取。
[0073]提取模塊305包括設(shè)定單元和提取單元，設(shè)定單元用于將所述遙感影像中小于所述最佳閾值的像元值設(shè)定為1、大于所述最佳閾值的像元值設(shè)定為0，以得到所述遙感影像的水體掩膜二值圖像；提取單元用于從所述水體掩膜二值圖像中提取像元值為I的區(qū)域，所述區(qū)域即為提取的目標(biāo)水體的區(qū)域。
[0074]本實(shí)施例提供的目標(biāo)水體的提取系統(tǒng)還包括統(tǒng)計(jì)單元306，用于根據(jù)不同遙感影像或者同一遙感影像中的不同區(qū)域的水陸分割閾值范圍統(tǒng)計(jì)得到所述先驗(yàn)閾值范圍，并將該先驗(yàn)閾值范圍發(fā)送至第二生成模塊303，以便第二生成模塊303得到統(tǒng)計(jì)直方圖在先驗(yàn)閾值范圍內(nèi)的最小值即初始閾值。
[0075]本實(shí)施例提供的目標(biāo)水體的提取系統(tǒng)，以MODIS地表反射率數(shù)據(jù)為遙感影像數(shù)據(jù)，并在此基礎(chǔ)上引入了目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)，從而避免了對(duì)目標(biāo)水體以外的干擾區(qū)域進(jìn)行直方圖統(tǒng)計(jì)，大大提高了算法的穩(wěn)定性以及目標(biāo)水體的提取精度；并且，由于擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括等面積的陸地和水體，因此，可以得到雙峰效果明顯的統(tǒng)計(jì)直方圖，在此基礎(chǔ)上根據(jù)該統(tǒng)計(jì)直方圖和預(yù)設(shè)的閾值統(tǒng)計(jì)間隔統(tǒng)計(jì)得到初始閾值的準(zhǔn)確性也較高；
[0076]由于本實(shí)施例中水陸分割的最佳閾值不是根據(jù)直方圖中水體和陸地像元的均值以及方差計(jì)算得到的，因此，不再嚴(yán)格依賴統(tǒng)計(jì)直方圖的雙峰效果，簡(jiǎn)單、高效、準(zhǔn)確性較好，目標(biāo)水體的提取精度也較高。
[0077]本說(shuō)明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說(shuō)明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見(jiàn)即可。對(duì)于實(shí)施例公開的裝置而言，由于其與實(shí)施例公開的方法相對(duì)應(yīng)，所以描述的比較簡(jiǎn)單，相關(guān)之處參見(jiàn)方法部分說(shuō)明即可。
[0078]對(duì)所公開的實(shí)施例的上述說(shuō)明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對(duì)這些實(shí)施例的多種修改對(duì)本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來(lái)說(shuō)將是顯而易見(jiàn)的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會(huì)被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種目標(biāo)水體的提取方法，其特征在于，包括: 獲取目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)以及遙感影像數(shù)據(jù)，所述遙感影像數(shù)據(jù)為MODIS地表反射率數(shù)據(jù)； 按照所述目標(biāo)水體的幾何外形將所述矢量數(shù)據(jù)等面積擴(kuò)大，并生成所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)的遙感影像統(tǒng)計(jì)直方圖，所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括等面積的陸地和水體；根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)直方圖以及預(yù)設(shè)的閾值統(tǒng)計(jì)間隔得到初始閾值，所述初始閾值為所述統(tǒng)計(jì)直方圖在先驗(yàn)閾值范圍內(nèi)的最小值； 判斷所述初始閾值是否為所述先驗(yàn)閾值范圍的邊界值，如果是，則不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，如果否，判斷所述初始閾值是否為所述統(tǒng)計(jì)直方圖的最小值，如果是，則不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，如果否，則所述初始閾值為最佳閾值； 以所述最佳閾值為水陸分割閾值進(jìn)行目標(biāo)水體的提取。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述統(tǒng)計(jì)直方圖為所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)的遙感影像的第6波段的反射率統(tǒng)計(jì)直方圖。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述先驗(yàn)閾值范圍是根據(jù)不同遙感影像或同一遙感影像不同區(qū)域的水陸分割閾值范圍得到的。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述以所述最佳閾值為水陸分割閾值進(jìn)行目標(biāo)水體的提取的過(guò)程包括: 將所述遙感影像中小于所述最佳閾值的像元值設(shè)定為1、大于所述最佳閾值的像元值設(shè)定為0，以得到所述遙感影像的水體掩膜二值圖像； 從所述水體掩膜二值圖像中提取像元值為I的區(qū)域，所述區(qū)域即為提取的目標(biāo)水體的區(qū)域。
5.一種目標(biāo)水體的提取系統(tǒng)，其特征在于，包括: 獲取模塊，用于獲取目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)以及遙感影像數(shù)據(jù)，所述遙感影像數(shù)據(jù)為MODIS地表反射率數(shù)據(jù)； 第一生成模塊，用于按照所述目標(biāo)水體的幾何外形將所述矢量數(shù)據(jù)等面積擴(kuò)大，并生成所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)的遙感影像統(tǒng)計(jì)直方圖，所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括等面積的陸地和水體； 第二生成模塊，用于根據(jù)所述統(tǒng)計(jì)直方圖以及預(yù)設(shè)的閾值統(tǒng)計(jì)間隔得到初始閾值，所述初始閾值為所述統(tǒng)計(jì)直方圖在先驗(yàn)閾值范圍內(nèi)的最小值； 判斷模塊，用于判斷所述初始閾值是否為所述先驗(yàn)閾值范圍的邊界值，如果是，則不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，如果否，判斷所述初始閾值是否為所述統(tǒng)計(jì)直方圖的最小值，如果是，則不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，如果否，則所述初始閾值為最佳閾值； 提取模塊，用于以所述最佳閾值為水陸分割閾值進(jìn)行目標(biāo)水體的提取。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述獲取模塊包括: 第一獲取單元，用于獲取待提取目標(biāo)水體的矢量數(shù)據(jù)； 第二獲取單元，用于獲取待提取目標(biāo)水體的遙感影像數(shù)據(jù)，所述遙感影像數(shù)據(jù)為MODIS地表反射率數(shù)據(jù)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述第一生成模塊包括: 擴(kuò)大單元，用于按照所述目標(biāo)水體的幾何外形將所述矢量數(shù)據(jù)等面積擴(kuò)大，所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)邊界內(nèi)包括等面積的陸地和水體； 生成單元，用于根據(jù)所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)和所述遙感影像數(shù)據(jù)，生成所述擴(kuò)大后的矢量數(shù)據(jù)的遙感影像的第6波段統(tǒng)計(jì)直方圖。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于，還包括: 統(tǒng)計(jì)單元，用于根據(jù)不同遙感影像或者同一遙感影像中的不同區(qū)域的水陸分割閾值范圍統(tǒng)計(jì)得到所述先驗(yàn)閾值范圍。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述判斷模塊包括: 第一判斷單元，用于判斷所述初始閾值是否為所述先驗(yàn)閾值范圍的邊界值，如果是，發(fā)送第一控制指令至所述提取模塊，如果否，發(fā)送第二控制指令至第二判斷單元； 第二判斷單元，用于在接收到所述第二控制指令后，判斷所述初始閾值是否為所述統(tǒng)計(jì)直方圖的最小值，如果是，發(fā)送第一控制指令至所述提取模塊，如果否，發(fā)送第三控制指令至所述提取模塊； 所述提取模塊用于在接收到所述第一控制指令后，不再進(jìn)行目標(biāo)水體的提取，在接收到所述第三控制指令后，以所述初始閾值為最佳閾值并進(jìn)行目標(biāo)水體的提取。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述提取模塊包括: 設(shè)定單元，用于將所述遙感影像中小于所述最佳閾值的像元值設(shè)定為1、大于所述最佳閾值的像元值設(shè)定為0，以得到所述遙感影像的水體掩膜二值圖像； 提取單元，用于從所述水體掩膜二值圖像中提取像元值為I的區(qū)域，所述區(qū)域即為提取的目標(biāo)水體的區(qū)域。
【文檔編號(hào)】G06K9/46GK104463166SQ201410640522
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月13日
【發(fā)明者】朱利, 吳傳慶, 張方方, 張浩彬, 李俊生, 申茜, 殷守敬, 馬萬(wàn)棟 申請(qǐng)人:環(huán)境保護(hù)部衛(wèi)星環(huán)境應(yīng)用中心, 中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所