一種基于高分一號(hào)衛(wèi)星圖像的水華區(qū)域的識(shí)別方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請(qǐng)涉及遙感探測(cè)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高分一號(hào)衛(wèi)星圖像的水華區(qū)域的識(shí)別方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前條件下，作為淡水資源重要組成部分的江河、湖泊等面臨嚴(yán)重的污染問(wèn)題。尤其是在發(fā)展中國(guó)家中，由于過(guò)分強(qiáng)調(diào)經(jīng)濟(jì)發(fā)展而忽視生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面的工作，生產(chǎn)、生活中的污水和其他廢棄物大量排入江河、湖泊、水庫(kù)等使得水體中的營(yíng)養(yǎng)鹽物質(zhì)大量富集。水體中營(yíng)養(yǎng)鹽的聚集使得水體面臨日益嚴(yán)峻的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題，另一方面，水體的富營(yíng)養(yǎng)化問(wèn)題常常導(dǎo)致藻類的過(guò)度繁殖和聚集，進(jìn)而發(fā)展演變成水華災(zāi)害，給人們的生產(chǎn)生活帶來(lái)嚴(yán)重的影響。
[0003]衛(wèi)星遙感技術(shù)迅猛發(fā)展的今天，其在環(huán)境保護(hù)方面的作用越來(lái)越受到世界各國(guó)的重視。國(guó)內(nèi)外的大量實(shí)驗(yàn)也已經(jīng)證明了，衛(wèi)星遙感技術(shù)能夠針對(duì)特定目標(biāo)快速獲得大范圍、長(zhǎng)時(shí)間動(dòng)態(tài)的信息，而且相對(duì)于傳統(tǒng)方法，既省時(shí)省力又有很高的效率，優(yōu)越性是其他獲取環(huán)境信息的手段所無(wú)法比擬的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于高分一號(hào)衛(wèi)星圖像的水華區(qū)域的識(shí)別方法及裝置，目的在于解決如何從高分一號(hào)衛(wèi)星的水域遙感圖像中識(shí)別出水華區(qū)域的問(wèn)題。
[0005]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘韵录夹g(shù)方案:
[0006]一種基于高分一號(hào)衛(wèi)星圖像的水華區(qū)域的識(shí)別方法，包括:
[0007]獲取高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像；
[0008]獲取所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像的水體掩膜、云層掩膜及水草掩膜；
[0009]獲取所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像的三波段藻華指數(shù)圖像；
[0010]在所述水體掩膜、云層掩膜及水草掩膜的監(jiān)督下，將所述三波段藻華指數(shù)圖像中大于預(yù)設(shè)閾值的區(qū)域識(shí)別為水華區(qū)域，所述預(yù)設(shè)閾值為使得提取出的水華區(qū)域與彩色合成圖像上的水華區(qū)域的偏差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的閾值，所述彩色合成圖像由所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像轉(zhuǎn)換得到。
[0011]可選地，所述預(yù)設(shè)閾值的獲取方法包括:
[0012]獲取初始閾值，所述初始閾值依據(jù)所述三波段藻華指數(shù)圖像中滿足預(yù)設(shè)條件的水華區(qū)域與其它區(qū)域的分割閾值確定；
[0013]使用所述初始閾值從所述三波段藻華指數(shù)圖像中提取水華區(qū)域；
[0014]將提取到的水華區(qū)域與所述彩色合成圖像上的水華區(qū)域相比較，執(zhí)行以下過(guò)程，直到提取出的水華區(qū)域與彩色合成圖像上的水華區(qū)域的面積的偏差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，使得提取出的水華區(qū)域與彩色合成圖像上的水華區(qū)域的面積的偏差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的閾值為所述預(yù)設(shè)閾值:
[0015]如果所述水華區(qū)域的面積小于所述彩色合成圖像上的水華區(qū)域的面積，則將當(dāng)前閾值減去步長(zhǎng)值，得到迭代閾值，使用所述迭代閾值從所述三波段藻華指數(shù)圖像中提取水華區(qū)域；
[0016]如果所述水華區(qū)域的面積大于所述彩色合成圖像上的水華區(qū)域，則將當(dāng)前閾值增加步長(zhǎng)值，得到迭代閾值，使用所述迭代閾值從所述三波段藻華指數(shù)圖像中提取水華區(qū)域。
[0017]可選地，所述初始閾值的獲取方法包括:
[0018]獲取參考水華區(qū)域，所述參考水華區(qū)域?yàn)槿克A區(qū)域中預(yù)設(shè)數(shù)量的密度較低的水華區(qū)域；
[0019]對(duì)于每個(gè)參考水華區(qū)域，依據(jù)其像素值與水體像素值的區(qū)別，分別統(tǒng)計(jì)可將其與水體進(jìn)行分割的閾值；
[0020]依據(jù)各個(gè)閾值，確定所述初始閾值。
[0021]可選地，在所述獲取所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像的水體掩膜、云層掩膜及水草掩膜之前，還包括:
[0022]將所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像進(jìn)行精校正和裁剪，得到第一目標(biāo)圖像；
[0023]對(duì)所述第一目標(biāo)圖像進(jìn)行瑞利散射校正，得到第二目標(biāo)圖像；
[0024]所述獲取所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像的水體掩膜、云層掩膜及水草掩膜包括:
[0025]獲取所述第二目標(biāo)圖像的水體掩膜、云層掩膜及水草掩膜。
[0026]可選地，所述將所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像進(jìn)行精校正包括:
[0027]選擇一景研究區(qū)的經(jīng)過(guò)精確幾何校正的衛(wèi)星遙感影像為基準(zhǔn)(本研究中下載了一景經(jīng)過(guò)幾何精校正的Landsat8影像作為基準(zhǔn))，對(duì)一景無(wú)云的天氣條件良好的GF-1多光譜遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何精校正，將該景幾何精校正后的GF-1多光譜遙感影像作為配準(zhǔn)模板，對(duì)獲取的所有GF-1多光譜遙感影像進(jìn)行幾何精校正。
[0028]一種基于高分一號(hào)衛(wèi)星圖像的水華區(qū)域的識(shí)別裝置，包括:
[0029]第一獲取模塊，用于獲取高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像；
[0030]第二獲取模塊，用于獲取所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像的水體掩膜、云層掩膜及水草掩膜；
[0031]第三獲取模塊，用于獲取所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像的三波段藻華指數(shù)圖像；
[0032]識(shí)別模塊，用于在所述水體掩膜、云層掩膜及水草掩膜的監(jiān)督下，將所述三波段藻華指數(shù)圖像中大于預(yù)設(shè)閾值的區(qū)域識(shí)別為水華區(qū)域，所述預(yù)設(shè)閾值為使得提取出的水華區(qū)域與彩色合成圖像上的水華區(qū)域的偏差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的閾值，所述彩色合成圖像由所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像轉(zhuǎn)換得到。
[0033]可選地，還包括:
[0034]閾值獲取模塊，用于獲取所述預(yù)設(shè)閾值；
[0035]所述閾值獲取模塊具體用于，獲取初始閾值，所述初始閾值依據(jù)所述三波段藻華指數(shù)圖像中滿足預(yù)設(shè)條件的水華區(qū)域與其它區(qū)域的分割閾值確定；
[0036]使用所述初始閾值從所述三波段藻華指數(shù)圖像中提取水華區(qū)域；
[0037]將提取到的水華區(qū)域與所述彩色合成圖像上的水華區(qū)域相比較，執(zhí)行以下過(guò)程，直到提取出的水華區(qū)域與彩色合成圖像上的水華區(qū)域的面積的偏差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，使得提取出的水華區(qū)域與彩色合成圖像上的水華區(qū)域的面積的偏差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的閾值為所述預(yù)設(shè)閾值:
[0038]如果所述水華區(qū)域的面積小于所述彩色合成圖像上的水華區(qū)域的面積，則將當(dāng)前閾值減去步長(zhǎng)值，得到迭代閾值，使用所述迭代閾值從所述三波段藻華指數(shù)圖像中提取水華區(qū)域；
[0039]如果所述水華區(qū)域的面積大于所述彩色合成圖像上的水華區(qū)域，則將當(dāng)前閾值增加步長(zhǎng)值，得到迭代閾值，使用所述迭代閾值從所述三波段藻華指數(shù)圖像中提取水華區(qū)域。
[0040]可選地，所述閾值獲取模塊還用于:
[0041]獲取參考水華區(qū)域，所述參考水華區(qū)域?yàn)槿克A區(qū)域中預(yù)設(shè)數(shù)量的密度較低的水華區(qū)域；
[0042]對(duì)于每個(gè)參考水華區(qū)域，依據(jù)其像素值與水體像素值的區(qū)別，分別統(tǒng)計(jì)可將其與水體進(jìn)行分割的閾值；
[0043]依據(jù)各個(gè)閾值，確定所述初始閾值。
[0044]可選地，還包括:
[0045]預(yù)處理模塊，用于在所述獲取所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像的水體掩膜、云層掩膜及水草掩膜之前，將所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像進(jìn)行精校正和裁剪，得到第一目標(biāo)圖像；并對(duì)所述第一目標(biāo)圖像進(jìn)行瑞利散射校正，得到第二目標(biāo)圖像；
[0046]所述第二獲取模塊用于獲取所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像的水體掩膜、云層掩膜及水草掩膜包括:
[0047]所述第二獲取模塊具體用于，獲取所述第二目標(biāo)圖像的水體掩膜、云層掩膜及水草掩膜。
[0048]可選地，所述預(yù)處理模塊用于將所述高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像進(jìn)行精校正包括:
[0049]所述預(yù)處理模塊具體用于，選擇一景研究區(qū)的經(jīng)過(guò)精確幾何校正的衛(wèi)星遙感影像為基準(zhǔn)(本研究中下載了一景經(jīng)過(guò)幾何精校正的Landsat8影像作為基準(zhǔn))，對(duì)一景無(wú)云的天氣條件良好的GF-1多光譜遙感影像數(shù)據(jù)進(jìn)行幾何精校正，將該景幾何精校正后的GF-1多光譜遙感影像作為配準(zhǔn)模板，對(duì)獲取的所有GF-1多光譜遙感影像進(jìn)行幾何精校正。
[0050]本申請(qǐng)所述的基于高分一號(hào)衛(wèi)星圖像的水華區(qū)域的識(shí)別方法及裝置，獲取高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像，高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像的水體掩膜、云層掩膜及水草掩膜，以及高分一號(hào)衛(wèi)星水域圖像的三波段藻華指數(shù)圖像，在水體掩膜、云層掩膜及水草掩膜的監(jiān)督下，將大于預(yù)設(shè)閾值的區(qū)域識(shí)別為水華區(qū)域，其中，預(yù)設(shè)閾值為使得提取出的水華區(qū)域與彩色合成圖像上的水華區(qū)域的偏差在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)的閾值，可見(jiàn)，采用本申請(qǐng)所述的方法及裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)從遙感圖像中提取水華區(qū)域的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0051]為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)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申請(qǐng)的一些實(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)這些附圖獲得其他的附圖。
[0052]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的一種基于高分一號(hào)衛(wèi)星圖像的水華區(qū)域的識(shí)別方法的流程圖；
[0053]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的確定預(yù)設(shè)閾值的方法的流程圖；
[0054]圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的又一種基于高分一號(hào)衛(wèi)星圖像的水華區(qū)域的識(shí)別方法的流程圖；
[0055]圖4為本申請(qǐng)實(shí)施例公開(kāi)的一種基于高分一號(hào)衛(wèi)星圖像的水華區(qū)域的識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0056]下面將結(jié)合本申請(qǐng)實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)