[发明专利]基于像元尺度特征的水体水色异常遥感识别方法和装置

权利要求书

1.一种基于像元尺度特征的水体水色异常遥感识别方法，其特征在于，所述方法包括：

S100：获取待检测遥感影像；

S200：对所述待检测遥感影像进行预处理，得到所述待检测遥感影像对应的水域部分的遥感反射率影像；

S300：计算待检测遥感影像对应的水域部分的遥感反射率影像的每个像元所有波段的光谱特征值；

S400：分别将每个像元的光谱特征值与光谱数据库中相同位置的像元的基准特征值进行比较，得到存在水色异常的像元；

S500：对存在水色异常的像元进行边界提取，获取水色异常的分布位置和范围；

S600：对存在水色异常的像元进行数目统计，依据像元所代表的空间分辨率，计算污染水体的分布面积；

其中，所述光谱数据库通过如下方法确定：

S100’：获取监测区域不同时间序列的多景遥感影像样本，并将所述多景遥感影像样本存储到光谱数据库中；

S200’：对所述多景遥感影像样本进行预处理，得到所述多景遥感影像样本对应的水体水色正常部分的遥感反射率影像；

S300’：对每景遥感影像样本对应的水体水色正常部分的遥感反射率影像的每个像元的所有波段的值进行光谱统计分析，得到每个位置的像元在时间序列上的统计特征值；

S400’：根据每个位置的像元在时间序列上的统计特征值计算得到每个位置的像元的基准特征值；

所述S300’包括：

S310’：将每景遥感影像样本对应的水体水色正常部分的遥感反射率影像的每个像元的所有波段的值分别组成一个向量样本；

S320’：将同一位置的像元对应的多个向量样本进行两两组合，计算两者之间的相似度，得到每个位置的像元在时间序列上的统计特征值；

所述S400’包括：根据每个位置的像元在时间序列上的统计特征值计算平均值，得到每个位置的像元的基准特征值；

所述S300包括：

S310：将待检测遥感影像对应的水域部分的遥感反射率影像的每个像元的所有波段的值分别组成一个向量；

S320：分别计算每个像元的向量与光谱数据库中相同位置的像元的任意一个向量样本的相似度，得到每个像元的光谱特征值。

2.根据权利要求1所述的基于像元尺度特征的水体水色异常遥感识别方法，其特征在于，所述光谱数据库的确定方法还包括：

S500’：向光谱数据库中增加新的若干景监测区域的遥感影像样本，并执行S200’～S400’，得到更新后的每个位置的像元的基准特征值。

3.根据权利要求1或2所述的基于像元尺度特征的水体水色异常遥感识别方法，其特征在于，所述S200之后，S300之前还包括：

S210：对待检测遥感影像对应的水域部分的遥感反射率影像进行边缘掩膜处理；

所述S200’之后，S300’之前还包括：对所述多景遥感影像样本对应的水体水色正常部分的遥感反射率影像进行边缘掩膜处理。

4.根据权利要求3所述的基于像元尺度特征的水体水色异常遥感识别方法，其特征在于，所述待检测遥感影像和遥感影像样本为多光谱遥感影像或高光谱遥感影像；

所述预处理包括辐射校正、大气校正、去云处理和水陆分离。

5.根据权利要求4所述的基于像元尺度特征的水体水色异常遥感识别方法，其特征在于，所述S400之后，S500之前还包括：

S410：将水色异常的像元标记为1，将非水色异常的像元标记为0，得到二值影像；

S500进一步为：对所述二值影像标记为1的部分进行边界提取，获取水色异常的分布位置和范围；

S600进一步为：对所述二值影像中标记为1的像元进行数目统计，依据像元所代表的空间分辨率，计算污染水体的分布面积。

6.一种基于像元尺度特征的水体水色异常遥感识别装置，其特征在于，所述装置包括：

第一获取模块，用于获取待检测遥感影像；

第一预处理模块，用于对所述待检测遥感影像进行预处理，得到所述待检测遥感影像对应的水域部分的遥感反射率影像；

光谱特征值计算模块，用于计算待检测遥感影像对应的水域部分的遥感反射率影像的每个像元所有波段的光谱特征值；

像元比较模块，用于分别将每个像元的光谱特征值与光谱数据库中相同位置的像元的基准特征值进行比较，得到存在水色异常的像元；

边界提取模块，用于对存在水色异常的像元进行边界提取，获取水色异常的分布位置和范围；

面积计算模块，用于对存在水色异常的像元进行数目统计，依据像元所代表的空间分辨率，计算污染水体的分布面积；

其中，所述光谱数据库通过如下模块确定：

第二获取模块，用于获取监测区域不同时间序列的多景遥感影像样本，并将所述多景遥感影像样本存储到光谱数据库中；

第二预处理模块，用于对所述多景遥感影像样本进行预处理，得到所述多景遥感影像样本对应的水体水色正常部分的遥感反射率影像；

统计特征值计算模块，用于对每景遥感影像样本对应的水体水色正常部分的遥感反射率影像的每个像元的所有波段的值进行光谱统计分析，得到每个位置的像元在时间序列上的统计特征值；

基准特征值计算模块，用于根据每个位置的像元在时间序列上的统计特征值计算得到每个位置的像元的基准特征值；

所述统计特征值计算模块包括：

第一构建单元，用于将每景遥感影像样本对应的水体水色正常部分的遥感反射率影像的每个像元的所有波段的值分别组成一个向量样本；

第一相似度计算单元，用于将同一位置的像元对应的多个向量样本进行两两组合，计算两者之间的相似度，得到每个位置的像元在时间序列上的统计特征值；

所述基准特征值计算模块包括：根据每个位置的像元在时间序列上的统计特征值计算平均值，得到每个位置的像元的基准特征值；

所述光谱特征值计算模块包括：

第二构建单元，用于将待检测遥感影像对应的水域部分的遥感反射率影像的每个像元的所有波段的值分别组成一个向量；

第二相似度计算单元，用于分别计算每个像元的向量与光谱数据库中相同位置的像元的任意一个向量样本的相似度，得到每个像元的光谱特征值。