[发明专利]一种局部方差定量探测规则地物空间格局大小的方法

摘要

一种局部方差定量探测规则地物空间格局大小的方法，涉及一种局部方差定量探测规则地物空间格局大小的方法，解决利用传统方法无法准确获取规则图像地物空间格局大小的问题。依次经过二值化处理、计算3×3大小窗口局部方差值、作局部方差曲线图、判断图像周期P、计算P×P大小窗口局部方差值，最后通过将P×P大小窗口局部方差值和图像周期P代入局部方差方法模型得到地物空间格局大小。本发明用于从遥感影像中的规则地物空间中探测出空间格局的大小。

主权项

一种局部方差定量探测规则地物空间格局大小的方法，其特征在于具体过程如下：步骤一、对原始规则图像通过设定一个阈值，灰度值大于阈值的赋值为1，灰度值小于此阈值的赋值为0，得到灰度值为0和1的二值图像；步骤二、根据步骤一所获得的二值图像，通过窗口大小为3×3的局部方差方法计算二值化图像的局部方差值，从而得到局部方差曲线图，具体包括以下步骤：步骤二（一）、首先，对原始的0和1规则的二维图像不断逐级粗化，得到一系列分辨率变粗的图像；所述的粗化的方式为简单聚合方式；步骤二（二）、在图像上开一个3×3大小的窗口，计算窗口对应灰度值的方差值，然后窗口移动一个像素计算当前对应的方差值，以此类推直至窗口遍历整幅图像，最后把所有窗口的灰度值的方差值的平均值作为当前图像的局部方差值；并利用相同的方法计算其余图像的局部方差值；其中3×3大小窗口的局部方差的计算公式： S k , l , 3 = Σ i = k k + 3 Σ j = l l + 3 ( x ij ) 2 - ( Σ i = k k + 3 Σ j = l l + 3 ( x ij ) ) 2 9 9 - - - ( 1 ) ALV = Σ k = 1 M - 2 Σ l = 1 N - 2 ( S k , l , 3 ) 2 ( M - 3 ) ( N - 3 ) - - - ( 2 ) 其中，Sk,l,3为3×3窗口对应图像灰度值的方差，k,l为3×3窗口对应图像的左上角像素位置，xij为图像中位置在（i,j）处的图像灰度值，ALV为图像的局部方差值，M,N分别为图像像素的行数和列数；步骤二（三）、以图像的分辨率为横轴、以其对应的局部方差值为纵轴形成局部方差曲线图；步骤三、根据步骤二获得的局部方差曲线图，从局部方差图中判断规则图像的周期大小，其中局部方差图中第一个方差值为0的X轴坐标即是规则图像的周期大小，标记为P；步骤四、根据步骤三中得到的规则图像的周期，用窗口大小为P×P的局部方差方法来计算步骤一中得到的二值图像的局部方差值，其中，窗口大小为P×P局部方差值VP的计算公式为： S k , l , P = Σ i = k k + P Σ j = l l + P ( x ij ) 2 - ( Σ i = k k + P Σ j = l l + P ( x ij ) ) 2 P 2 P 2 - - - ( 3 ) V P = Σ k = 1 M - 2 Σ l = 1 N - 2 ( S k , l , P ) 2 ( M - P ) ( N - P ) - - - ( 4 ) ; 步骤五、根据步骤三和四中得到的规则图像周期大小和局部方差值，把规则图像周期大小和局部方差值带入改进的局部方差方法模型中，通过下式计算得出地物空间格局的大小： S o = EXP ( V P - b a ) - - - ( 5 ) 其中，So为地物空间格局大小；VP为窗口大小为P×P计算所得的规则图像的局部方差值；a和b分别是与规则图像周期P相关的数值，b与周期P的关系为b＝‑0.1112ln(P)+0.549，a与周期P的关系为两种情况：当周期P大小为奇数时a奇数=‑0.0069ln(P)+0.1516，当周期P大小为偶数时a偶数=‑0.0057ln(P)+0.1464。