[发明专利]一种综合阈值分割和分水岭变换算法的冰面湖提取方法

权利要求书

1.一种综合阈值分割和分水岭变换算法的冰面湖提取方法，其特征在于：包括如下步骤：

①遥感影像预处理；

②改进型归一化水体指数计算，应用蓝光波段和红波段进行归一化指数计算，具体计算公式如下：

③基于改进型归一化水体指数的计算结果，在影像上选择水体和非水体的典型样本；

④将样本统计信息导入统计分析软件，对采集的水体，非水体典型样本的MNDWI的数值进行直方图统计分析；

⑤选择步骤④记录的两个数值中较小的一个作为最终的阈值t，即：

t＝min(MNDWI_水体min，MNDWI_非水体max)；

⑥应用阈值t进行阈值分割，提取水体象元，对归一化水体指数计算结果进行二值化，其中水体象元赋值为1，非水体象元赋值为0，具体判断标准如下：

其中p为MNDWI影像的象元值，t为阈值；

⑦应用基于影像梯度图的分水岭变换算法对二值化后的影像进行影像分割，得到矢量格式的影像分割结果；

⑧应用GIS软件中的面转线工具，将分割后得到的面状矢量数据转为线状数据，然后从中提取出冰面湖的线状矢量范围，得到冰面湖的边界范围；

所述步骤①首先应用卫星遥感影像自带的RPC参数对影像进行正射校正，然后应用FastLine-of-sightAtmosphericAnalysisofHypercubes方法对影像进行大气校正，最后对影像进行投影设置，具体实施步骤如下：

A.影像正射校正：在通用遥感影像处理软件中打开待校正的遥感影像，选择影像自带的RPC参数，设置参考数字高程模型，根据设置影像的输出分辨率，采用重采样方法完成影像正射校正；

B.影像大气校正：在通用遥感影像处理软件中应用FastLine-of-sightAtmosphericAnalysisofHypercubes方法对影像进行大气校正；

C.影像投影设置：根据研究区所在位置，在遥感软件中对影像进行投影设置；

所述步骤②的具体实施步骤是：

A.在遥感软件中应用波段运算工具，编写MNDWI计算公式，

(float(b_blue)-float(b_red))/(float(b_blue)+float(b_red))

B.将影像代入公式，计算得到MNDWI计算结果；

所述步骤③的具体实施步骤是：

A.选择通用遥感软件中的ROI选择工具，设置水体和非水利两类样本；

B.采用人机交互的方法，在遥感影像上选择水体和非水体的典型象元；

C.应用统计分析工具，计算得到水体和非水体样本的统计信息；

所述步骤④的具体实施步骤是：在统计典型样本的MNDWI指数值时，将统计直方图中水体和非水体各自的前100个象元和后100个象元剔除，然后分别记录剩余所有水体典型样本中MNDWI的最小值MNDWI_水体min和剩余所有非水体典型样本的MNDWI最大值MNDWI_非水体max；

所述步骤⑥的具体实施步骤是：

A.在遥感软件中应用波段运算工具，编写二值化计算公式，

b₁t

将所有值大于t的象元赋值为1，小于t的赋值为0；B.将影像

代入公式，计算得到二值化结果；

所述步骤⑦的具体实施步骤是：

A.计算影像梯度图，通过边缘检测得到各个波段的梯度影像，然后将多个波段的梯度影像融合成一个单波段梯度图；

B.基于尺度参数对影像梯度值进行替换，首先得到梯度图的累计直方图，累计直方图横轴为梯度值，纵轴为梯度值从0开始梯度值范围内所有像元个数占总像元个数的百分比，通过设置尺度参数，将小于该参数对应的梯度值G_t1的像元值均替换为G_t1；

C.分水岭变换，将改进后的梯度图经分水岭变换，得到连续、封闭的对象边界；

所述步骤⑦的梯度影像融合的方法有欧式距离法，梯度值求和法和梯度值求最大值法；

所述重采样方法包括最近邻法、双线性插值法和三次卷积法；

所述水体和非水体的典型象元各选择2000-5000个。