[发明专利]亚像素精度SAR图像水线映射方法

说明书

本发明提供一种亚像素精度SAR图像水线映射方法，包括：SAR图像预处理；对SAR图像进行相干斑噪声过滤；像素级水域提取；进行计算提取亚像素级水线点；分段拟合亚像素级水线点获得亚像素级精度的水线。通过本发明，能够获取到亚像素级精度的水域轮廓线，对遥感水域分布、测量、评估和预测有重要意义。

技术领域

本发明涉及合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar，简称SAR)图像水域检测技术领域，特别涉及一种亚像素精度SAR图像水线映射方法。

背景技术

地表水资源越来越得到广泛关注，地表水是陆地区域水循环一个重要的载体，对区域的生态系统有着重要的影响。有效的研究水域信息对农业灌溉、水资源调查以及洪水灾害的预报、预警、监测等具有很重要的意义。同时，对水资源的全面调查、合理规划使用具有指导意义。SAR作为一种主动微波传感器，具有全天时、全天候、远距离对地观测等优势。因此，许多研究人员利用SAR图像对地表水进行分割提取，从而实现对水域信息的获取计算。通过SAR图像可获取水陆分割线，但是由于SAR图像通常具有较低的空间分辨率，其技术难点就在于如何在低空间分辨率SAR获取精度更高的水陆分割线。

目前，针对SAR图像水线映射技术，业界已做出一些研究。但大多数是工作在像素级的(如基于阈值的SAR图像分割方法、基于梯度的边缘检测法、水平集分割法)，由于SAR图像分辨率较低，不同地物之间的分界并不明显，传统算法只能在像素级工作，在某些应用场合，获取到的结果并不足够精确。

综上所述，如何在低分辨率SAR图像上获取一条亚像素级精度的水线，拓展应用领域和范围，具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种亚像素精度SAR图像水线映射方法，以在低分辨率SAR图像上获取一条亚像素级精度的水线。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种亚像素精度SAR图像水线映射方法，其包括以下步骤：

步骤1，SAR图像预处理；

步骤2，对SAR图像进行相干斑噪声过滤；

步骤3，利用经过滤波后的SAR图像，采用GFCM算法，获取像素级别的水域，再根据水域存在连通性的特点，对潜在的真实水域进行提取，去除SAR图像中非水域区域的干扰，再对潜在真实水域的边界采样获得像素级水域边界；

步骤4，建立在两个假定条件：第一，像素级的水线周边包含水域以及陆地；第二，水域与陆地之间的交界处，雷达的后向散射系数会产生跳变；并基于双三次样条插值和GAC的SWMM算法沿像素级水域边界建立SAW计算提取亚像素级水域边界点，具体为：

步骤41，建立SAW并保存相关信息

在获取像素级的水域后，获取到像素级水域边界线，离散化像素级水线，获得像素级水域边界点所在位置，以该点为中心，建立7×7的窗口，将该窗口中的图像灰度值提取并存放在一个矩阵中Mi，并记录该窗口中包含的像素级水线点的坐标信息；

步骤42，获取新的更平滑的SAW以及像素级水线对应的函数表达式

利用双三次样条插值算法，设置插值步长为0.1，将矩阵Mi进行插值，获得一个更为平滑矩阵Mci，将该窗口中的像素级水线的坐标点映射到矩阵Mci对应于的坐标系中，拟合出一个函数关系式f_wl(x，y)；

步骤43，基于GAC算法在新SAW中提取亚像素级水线

首先初始化水平集函数，为

其中为a常数，τ₀为水域区域，f_wl为τ₀的边界函数，I为图像域。

然后演化水平面演化的偏微分方程，直到该方程收敛：