[发明专利]一种采矿扰动地块边界识别方法

权利要求书

1.一种采矿扰动地块边界识别方法，采用长时序遥感影像进行采矿扰动边界识别，其特征在于，具体包括以下步骤；

步骤一：选取采矿扰动区域作为研究区，获取该区域的Landsat遥感影像；

A1：对遥感影像进行辐射定标、大气校正、几何校正和影像裁剪的预处理，得到研究区的预处理影像；

A2：根据公式(1)求出各影像的NDVI指数图，记研究区域的NDVI指数图为NDVI；

式中，NIR为预处理后各影像的近红外波段的反射值，R为预处理后各影像的红光波段的反射值；

步骤二：对所有NDVI指数图进行NDVI归一化处理，得到归一化处理后的NDVI指数图，记为I；

B1：设定参考影像与待归一化影像之间的回归直线方程如公式(2)所示；

式中，x为待归一化影像的NDVI值，y为参考影像的NDVI值；

B2：采用最小二乘法进行参考影像与待归一化影像之间的直线拟合，分别根据公式(3)和公式(4)求解参数和

式中，和分别为待归一化影像和参考影像的m个伪特征点的均值，且分别通过公式(5)和公式(6)进行求解；

步骤三：对归一化处理后的NDVI指数图进行运算，获取研究区的NDVI差分图和NDVI绝对差分图；

C1：分别通过公式(7)和公式(8)对各个月份的可用影像按年份大小顺序进行迭代作差，获取每一个月份的NDVI差分图和NDVI绝对差分图，并分别记为M_d和AM_d；

式中，k表示该月份可用的影像年份的数量，I_i为该月份可用影像按年份排序的第i个可用的归一化处理后NDVI指数；

C2：分别通过公式(9)和公式(10)将各个月份的M_d和AM_d进行累计求和，得到研究区域的NDVI差分图Image_d以及NDVI绝对差分图AImage_d；

式中，和表示第m个月份的NDVI差分图和NDVI绝对差分图，n表示可用影像的月份的个数；

步骤四：利用OTSU阈值分割法获取NDVI指数差分影像的最优分割阈值，对研究区的NDVI差分图进行阈值分割；

D1：对于背景区域更暗的影像，其图像大小为x×y，统计其灰度直方图，并分别通过公式(11)和公式(12)计算感兴趣区域像素点占整幅影像的比例ω₀和背景区域像素点占整幅影像的比例ω₁；

ω₀＝N₀/(x×y) (11)；

ω₁＝N₁/(x×y) (12)；

式中，N₀为像素值灰度小于阈值T的像素个数，N₁为像素值灰度大于阈值T的像素个数，且N₀和N₁满足公式(13)；ω₀和ω₁满足公式(14)；

N₀+N₁＝x×y (13)；

ω₀+ω₁＝1 (14)；

μ₀为感兴趣区域像素点占整幅影像的平均灰度；

μ₁为背景区域像素点占整幅影像的平均灰度；

g为类间方差记；

μ为图像的总平均灰度；

μ＝μ₀×ω₀+μ₁×ω₁ (15)；

g＝ω₀(μ₀-μ)²+ω₁(μ₁-μ)² (16)；

D2：通过公式(15)和公式(16)结合得到公式(17)，并求解类间方差g；

g＝ω₀×ω₁×(μ₀-μ₁)² (17)；

D3：在类间方差g达到最大时，阈值T即为最优阈值；以T为界限，按照公式(18)对研究区NDVI差分图及NDVI绝对差分图进行运算，分别得到研究区NDVI差分图和及NDVI绝对差分图对应的阈值分割图，记为Image_t和AImage_t；

D4：对阈值分割图Image_t和AImage_t进行图像去噪，获取采矿扰动区域处理后图像Image_n和AImage_n；

步骤五：采用边缘检测法对采矿扰动地块和损毁地块边界进行自动化识别；通过公式(19)和公式(20)利用Roberts边缘检测算子进行采矿扰动地块和损毁地块边界进行检测；

R(x,y)＝|f(x,y)-f(x+1,y+1)|+|f(x+1,y)-f(x,y+1)| (20)；

式中，f(x,y)为输入影像图像大小(x,y)坐标处的像素值，R(x,y)为输入影像图像大小(x,y)的输出影像，分别记为边缘检测图像Image_R和AImage_R；

步骤六：将边缘检测图像Image_R和AImage_R分别转为矢量图，分别记为采矿扰动地块边界的矢量图Image_V和损毁地块边界的矢量图AImage_V，通过公式(21)对二者进行几何求差，获得恢复地块边界矢量图Image_F；

Image_F＝AImage_V-Image_V (21)。