利用多期遙感影像提取砂質(zhì)岸線系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及衛(wèi)星遙感探測(cè)系統(tǒng)，具體為一種利用多期遙感影像提取砂質(zhì)岸線系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]海岸線位置測(cè)定是人們研究海陸相互作用、海洋地質(zhì)、氣候變化和環(huán)境保護(hù)等必須進(jìn)行的一項(xiàng)技術(shù)活動(dòng)，也是進(jìn)行海洋地形圖測(cè)繪、海岸帶調(diào)查等重要內(nèi)容。因此，對(duì)海岸線的快速、準(zhǔn)確探測(cè)有著重要的價(jià)值，但因?yàn)樽匀缓腿藶榈淖饔茫瑢?shí)際的海岸線是時(shí)刻處在連續(xù)、動(dòng)態(tài)的變化過程。
[0003]現(xiàn)有的海岸線提取系統(tǒng)主要包括傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)踏勘測(cè)量設(shè)備和基于遙感與地理的信息系統(tǒng)(GIS)。傳統(tǒng)的現(xiàn)場(chǎng)踏勘測(cè)量設(shè)備探測(cè)海岸線，雖保證了岸線的精度，但費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、成本高、易受到氣候天氣影響，難以實(shí)現(xiàn)大區(qū)域、長(zhǎng)時(shí)間的監(jiān)測(cè)。遙感影像上的水體是相對(duì)較特殊的圖像部分，主要原因是水體的反射率隨電磁波波長(zhǎng)的增大而遞減，至近紅外波段的清澈水體時(shí)反射率降至零；另外水體渾濁度的增加會(huì)使水體的反射率有所上升，可能到短波紅外波段，水體的反射率才降至零，正是根據(jù)這一特性，可以實(shí)現(xiàn)水陸分割，從而提取海岸線。目前，已有的遙感岸線探測(cè)系統(tǒng)，均使用的是單景單期影像并結(jié)果進(jìn)行潮汐校正后獲取岸線，系統(tǒng)的構(gòu)成影響了岸線探測(cè)的精度和準(zhǔn)確性。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]本實(shí)用新型提供了利用多期遙感影像提取砂質(zhì)岸線系統(tǒng)，用于解決現(xiàn)有技術(shù)的問題，通過圖像預(yù)處理模塊可以使用多期遙感影像作為岸線的提取基礎(chǔ)，并通過圖像處理器、瞬時(shí)水邊線處理模塊進(jìn)行多因素綜合處理，保證了提取岸線的精度和準(zhǔn)確性。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的目的，采用以下技術(shù)方案:
[0006]利用多期遙感影像提取砂質(zhì)岸線系統(tǒng)，包括圖像預(yù)處理模塊、圖像處理器、瞬時(shí)水邊線處理模塊以及砂質(zhì)岸線提取模塊;所述圖像預(yù)處理模塊包括用于對(duì)圖像進(jìn)行輻射歸一化處理的第一處理單元和對(duì)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的圖像校正單元，所示第一處理單元的輸入端連接外部的遙感圖像儲(chǔ)存器，其輸出端連接圖像校正單元的輸入端，所述圖像校正單元用于輸出經(jīng)過預(yù)處理后的遙感圖像;所述圖像處理器包括用于獲取NDWI圖像的第二處理單元和用于獲取二值化圖像的第三處理單元，所述第二處理單元的輸入端連接圖像校正單元的輸入端，其輸出端連接第三處理單元的輸入端，所述第三處理單元用于輸出經(jīng)水陸分割的二值化圖像;所述瞬時(shí)水邊線處理模塊包括柵格矢量轉(zhuǎn)換器和格柵矢量處理器，所述格矢量轉(zhuǎn)換器的輸入端連接第三處理單元的輸出端，其輸出端連接用格柵矢量處理器的輸入端，所述格柵矢量處理器用于輸出瞬時(shí)水邊線;所述砂質(zhì)岸線提取模塊包括進(jìn)行潮汐校正的第四處理單元和對(duì)多期校正水邊線進(jìn)行融合的第五處理單元，所述第四處理單元的輸入端連接格柵矢量處理器的輸出端，其輸出端連接第五處理單元的輸入端，所述第五處理單元用于輸出提出的砂質(zhì)岸線。
[0007]為進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的效果，還可以采用下述技術(shù)方案:
[0008]如上所述的利用多期遙感影像提取砂質(zhì)岸線系統(tǒng)，所述圖像校正單元為配準(zhǔn)器。
[0009]如上所述的利用多期遙感影像提取砂質(zhì)岸線系統(tǒng)，所述第三處理單元內(nèi)置有確定分割閾值的數(shù)據(jù)采集器。
[0010]本實(shí)用新型的有益效果:
[0011](1)、本實(shí)用新型中設(shè)置有圖像預(yù)處理模塊包括用于對(duì)圖像進(jìn)行輻射歸一化處理的第一處理單元和對(duì)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的圖像校正單元，進(jìn)而可對(duì)外部的遙感圖像儲(chǔ)存器輸入的多期遙感影像進(jìn)行處理，能夠有效避免因潮間帶地形(或者灘面地形)起伏造成的海岸線位置低估，同時(shí)可為我國(guó)砂質(zhì)岸線提取與變化分析提供參考依據(jù)。
[0012](2)、本實(shí)用新型對(duì)岸線的提取過程快速、準(zhǔn)確，且全部為自動(dòng)化操作;輸出的岸線經(jīng)過驗(yàn)證，基本和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量踏勘的記錄設(shè)備探測(cè)的海岸線重合，其均值和均方根誤差處理合理范圍內(nèi)。
【附圖說明】
[0013]圖1是本實(shí)用新型的電氣框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0014]為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對(duì)本實(shí)用新型實(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)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。
[0015]如圖1所示，本實(shí)施例以中國(guó)黃海某處的多期衛(wèi)星遙感影像進(jìn)行砂質(zhì)岸線探測(cè)做詳細(xì)描述，利用多期遙感影像提取砂質(zhì)岸線系統(tǒng)，包括圖像預(yù)處理模塊、圖像處理器、瞬時(shí)水邊線處理模塊以及砂質(zhì)岸線提取模塊;所述圖像預(yù)處理模塊包括用于對(duì)圖像進(jìn)行輻射歸一化處理的第一處理單元和對(duì)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的圖像校正單元，所示第一處理單元的輸入端連接外部的遙感圖像儲(chǔ)存器，其輸出端連接圖像校正單元的輸入端，所述圖像校正單元用于輸出經(jīng)過預(yù)處理后的遙感圖像;所述圖像處理器包括用于獲取NDWI圖像的第二處理單元和用于獲取二值化圖像的第三處理單元，所述第二處理單元的輸入端連接圖像校正單元的輸入端，其輸出端連接第三處理單元的輸入端，所述第三處理單元用于輸出經(jīng)水陸分割的二值化圖像;所述瞬時(shí)水邊線處理模塊包括柵格矢量轉(zhuǎn)換器和格柵矢量處理器，所述格矢量轉(zhuǎn)換器的輸入端連接第三處理單元的輸出端，其輸出端連接用格柵矢量處理器的輸入端，所述格柵矢量處理器用于輸出瞬時(shí)水邊線;所述砂質(zhì)岸線提取模塊包括進(jìn)行潮汐校正的第四處理單元和對(duì)多期校正水邊線進(jìn)行融合的第五處理單元，所述第四處理單元的輸入端連接格柵矢量處理器的輸出端，其輸出端連接第五處理單元的輸入端，所述第五處理單元用于輸出提出的砂質(zhì)岸線。
[0016]其中，第一至第五處理單元可以采用PIC16或18系列、STC51系列單片機(jī)構(gòu)成，第三處理單元內(nèi)置的數(shù)據(jù)采集器可以采用81M/CR200X型。
[0017]具體而言，本實(shí)施例中的第一處理單元可對(duì)外部遙感圖像存儲(chǔ)器中的多期遙感圖像進(jìn)行讀取，并進(jìn)行相對(duì)輻射歸一化處理，再經(jīng)過圖像校正單元進(jìn)行配準(zhǔn)，輸出為預(yù)處理后的遙感影像。以提高遙感影像的質(zhì)量，提高數(shù)據(jù)的統(tǒng)一性、準(zhǔn)確性和有效性。其中，圖像校正單元可以采用配準(zhǔn)器。所述配準(zhǔn)器以經(jīng)過正射校正處理的高精度影像為基準(zhǔn)對(duì)需校正的遙感影像進(jìn)行幾何配準(zhǔn)，每景影像選取均勻分布的同名地物點(diǎn)15個(gè)以上，控制點(diǎn)分布須均勻，影像的邊緣、海岬頂點(diǎn)處和海灣的凹形深處至少有一個(gè)控制點(diǎn)分布，并保證海岸線附近多設(shè)控制點(diǎn)，經(jīng)過多次采用后使校正精度控制在0.5個(gè)像素之內(nèi)。
[0018]圖像處理器由獲取NDWI圖像的第二處理單元和用于獲取二值化圖像的第三處理單元構(gòu)成，用于對(duì)接收的遙感影像轉(zhuǎn)換為NDWI圖像;第三處理單元用于對(duì)接收到的NDWI圖像，進(jìn)行閾值分割輸出經(jīng)水陸分割的二值化影像。其中，第三處理單元內(nèi)置有確定分割閾值的數(shù)據(jù)采集器。實(shí)施例中通過分析各期NDWI圖像的直方圖分布，通過第三處理單元中的數(shù)據(jù)采集器確定圖像分割閾值為0.02。大于閾值的灰度值被賦值為0，小于閾值的灰度值賦值為1，得到7景水陸分割的二值化圖像。
[0019]所述瞬時(shí)水邊線處理模塊包括柵格矢量轉(zhuǎn)換器和格柵矢量處理器，用于將輸入的二值化影像經(jīng)過柵格矢量轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)為矢量數(shù)據(jù)，再經(jīng)過格柵矢量處理器進(jìn)行碎斑剔除、面轉(zhuǎn)線處理及假邊界剔除，輸出瞬時(shí)水邊線。
[0020]所述砂質(zhì)岸線提取模塊包括進(jìn)行潮汐校正的第四處理單元和對(duì)多期校正水邊線進(jìn)行融合的第五處理單元，用于對(duì)輸入的瞬時(shí)水邊線數(shù)據(jù)進(jìn)行潮汐校正，獲得校正水邊線再經(jīng)過第五處理單元對(duì)多期校正水邊線上邊界進(jìn)行融合，輸出提取的砂質(zhì)海岸線。
[0021]本實(shí)施例中考慮到圖像上典型地物的破碎度，以2005年11月9日的Landsat影像作為參考影像對(duì)其他時(shí)相影像進(jìn)行校正，因只用到遙感影像中的第二、四波段，對(duì)這兩個(gè)波段進(jìn)行了相對(duì)輻射歸一化處理。在砂質(zhì)岸線提取模塊中的第五處理單元輸出的砂質(zhì)岸線和908專項(xiàng)修測(cè)岸線進(jìn)行疊合對(duì)比，并以50m為間距生成橫斷面，從而計(jì)算出2005年岸線與908岸線的距離偏差，經(jīng)計(jì)算得出，提取的海岸線到908專項(xiàng)修測(cè)岸線的均值和均方根誤差分別為20.9m和33.6m，均優(yōu)于現(xiàn)有的遙感圖像海岸線探測(cè)系統(tǒng)探測(cè)精度。
[0022]本實(shí)用新型未詳盡描述的技術(shù)內(nèi)容均為公知技術(shù)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.利用多期遙感影像提取砂質(zhì)岸線系統(tǒng)，其特征在于，包括圖像預(yù)處理模塊、圖像處理器、瞬時(shí)水邊線處理模塊以及砂質(zhì)岸線提取模塊； 所述圖像預(yù)處理模塊包括用于對(duì)圖像進(jìn)行輻射歸一化處理的第一處理單元和對(duì)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的圖像校正單元，所示第一處理單元的輸入端連接外部的遙感圖像儲(chǔ)存器，其輸出端連接圖像校正單元的輸入端，所述圖像校正單元用于輸出經(jīng)過預(yù)處理后的遙感圖像；所述圖像處理器包括用于獲取NDWI圖像的第二處理單元和用于獲取二值化圖像的第三處理單元，所述第二處理單元的輸入端連接圖像校正單元的輸入端，其輸出端連接第三處理單元的輸入端，所述第三處理單元用于輸出經(jīng)水陸分割的二值化圖像;所述瞬時(shí)水邊線處理模塊包括柵格矢量轉(zhuǎn)換器和格柵矢量處理器，所述格矢量轉(zhuǎn)換器的輸入端連接第三處理單元的輸出端，其輸出端連接用格柵矢量處理器的輸入端，所述格柵矢量處理器用于輸出瞬時(shí)水邊線;所述砂質(zhì)岸線提取模塊包括進(jìn)行潮汐校正的第四處理單元和對(duì)多期校正水邊線進(jìn)行融合的第五處理單元，所述第四處理單元的輸入端連接格柵矢量處理器的輸出端，其輸出端連接第五處理單元的輸入端，所述第五處理單元用于輸出提出的砂質(zhì)岸線。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用多期遙感影像提取砂質(zhì)岸線系統(tǒng)，其特征在于，所述圖像校正單元為配準(zhǔn)器。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的利用多期遙感影像提取砂質(zhì)岸線系統(tǒng)，其特征在于，所述第三處理單元內(nèi)置有確定分割閾值的數(shù)據(jù)采集器。
【專利摘要】利用多期遙感影像提取砂質(zhì)岸線系統(tǒng)，包括圖像預(yù)處理模塊、圖像處理器、瞬時(shí)水邊線處理模塊以及砂質(zhì)岸線提取模塊；所述圖像預(yù)處理模塊包括用于對(duì)圖像進(jìn)行輻射歸一化處理的第一處理單元和對(duì)圖像進(jìn)行配準(zhǔn)的圖像校正單元，所述圖像處理器包括第二處理單元和第三處理單元，所述瞬時(shí)水邊線處理模塊包括柵格矢量轉(zhuǎn)換器和格柵矢量處理器，所述砂質(zhì)岸線提取模塊包括第四處理單元和對(duì)多期校正水邊線進(jìn)行融合的第五處理單元，所述第五處理單元用于輸出提出的砂質(zhì)岸線。本實(shí)用新型對(duì)岸線的提取過程快速、準(zhǔn)確，且全部為自動(dòng)化操作；輸出的岸線經(jīng)過驗(yàn)證，基本和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量踏勘的記錄設(shè)備探測(cè)的海岸線重合，具有較高的岸線的提取精度和準(zhǔn)確性。
【IPC分類】G06K9/00
【公開號(hào)】CN205139942
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201520921155
【發(fā)明人】孫偉富, 胡亞斌, 馬毅
【申請(qǐng)人】國(guó)家海洋局第一海洋研究所
【公開日】2016年4月6日
【申請(qǐng)日】2015年11月18日