一种基于局部背景特征信息的水体提取方法及装置

本发明涉及水资源研究，尤其涉及一种基于局部背景特征信息的水体提取方法及装置。

背景技术：

1、准确提取水体对于水资源管理、水质检测等方面均具有重要的意义。

2、传统的水体提取方法一般使用人工，该方法在现实场景下提取精度不高，且易受专家知识等因素影响，限制了其应用场景。

3、水体提取方法，其有效提高了水体提取精度，但已有的方法容易受训练样本质量、特征空间选择等因素影响，在提取大尺度地表水体时，算法复杂，计算成本高。

4、因此，需要一种改进的水体提取方法，可以克服上述问题。

技术实现思路

1、本申请的目的之一是提供一种基于局部背景特征信息的水体提取方法及装置，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、根据本发明一方面的一个实施例，提供了一种基于局部背景特征信息的水体提取方法，包括：

3、获取待分析水体区域的遥感图像数据；

4、提取所述遥感图像数据中的环境背景特征信息；

5、基于背景环境先验知识对所述环境背景特征信息进行相似度计算，以确定所述待分析水体区域的环境类型；

6、构建与所确定的环境类型对应的水体指数；

7、基于所构建的水体指数对水体进行提取。

8、优选的，所述获取待分析水体区域的遥感图像数据的方法包括：

9、通过接收哨兵2号2a高分辨率光学卫星获取并经大气层底层反射率正射校正后的地表反射率图像，来获取所述待分析水体区域的遥感图像数据。

10、优选的，提取所述遥感图像数据中的环境背景特征信息前，所述方法还包括：

11、预处理及修正所述遥感图像数据；

12、所述提取所述遥感图像数据中的环境背景特征信息为提取预处理及修正后的遥感图像数据中的环境背景特征信息。

13、优选的，所述预处理所述遥感图像数据包括：

14、波段合并、云量去除、镶嵌和/或裁剪。

15、优选的，所述修正所述遥感图像数据包括：

16、大气校正、辐射校正、几何修正和/或重采样。

17、优选的，所述环境背景特征信息包括但不限于：

18、归一化植被指数、修正归一化水体指数、归一化建筑物指数和/或修正裸土指数。

19、优选的，所述提取所述遥感图像数据中的环境背景特征信息的步骤包括：

20、计算所述遥感图像数据的环境背景特征；

21、基于每个环境背景特征的值将所述遥感图像等间隔分为 50 个类别；

22、计算每个类别中像素的数量，每个环境背景特征将产生一个 50×1 的环境背景特征信息向量，最终获得四个环境背景特征的统计信息叠加得到200×1 的环境背景特征信息向量。

23、优选的，所述基于背景环境先验知识对所述环境背景特征信息进行相似度计算的步骤包括：

24、使用余弦相似度算法来计算环境背景特征信息和背景环境先验知识之间的相似度。

25、优选的，所述构建与所确定的环境类型对应的水体指数的步骤包括：

26、,

27、,

28、,

29、,

30、表示红光波段反射率，表示蓝光波段反射率，表示绿光波段反射率，表示近红外波段反射率，表示短波红外1波段反射率，表示短波红外2波段反射率，表示植被光谱红边波段反射率，表示近红外窄光谱波段反射率，表示波段蓝光，绿光，红光，红外光谱，短波红外1，短波红外2中最大反射率波段的值，表示蓝光，绿光，红光，红外光谱，短波红外1，短波红外2波段中最小反射率波段的值， webi nc表示非城市背景水体指数， webi c表示城市背景水体指数。

31、本申请另一实施例提供一种基于局部背景特征信息的水体提取装置，包括：

32、第一单元，用于获取待分析水体区域的遥感图像数据；

33、第二单元，用于提取所述遥感图像数据中的环境背景特征信息；

34、第三单元，用于基于背景环境先验知识对所述环境背景特征信息进行相似度计算，以确定所述待分析水体区域的环境类型；

35、第四单元，用于构建与所确定的环境类型对应的水体指数；

36、第五单元，用于基于所构建的水体指数对水体进行提取。

37、本发明的有益效果：

38、本发明实施例所述的基于局部背景特征信息的水体提取方法及装置基于遥感图像数据获取环境背景特征信息，从而基于背景环境先验知识对所述环境背景特征信息进行相似度计算，以确定所述待分析水体区域的环境类型，并构建与所确定的环境类型对应的水体指数，基于所构建的水体指数对水体进行提取，实现了在提取水体时有效克服了建筑物阴影和山体阴影的影响，细小水体和水体边界提取完整，改善了大尺度复杂环境下的水体提取效果。

39、本领域普通技术人员将了解，虽然下面的详细说明将参考图示实施例、附图进行，但本申请并不仅限于这些实施例。而是，本申请的范围是广泛的，且意在仅通过后附的权利要求限定本申请的范围。

技术特征：

1.一种基于局部背景特征信息的水体提取方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取待分析水体区域的遥感图像数据的方法包括：

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，提取所述遥感图像数据中的环境背景特征信息前，所述方法还包括：

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述预处理所述遥感图像数据包括：

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述修正所述遥感图像数据包括：

6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述环境背景特征信息包括但不限于：

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述提取所述遥感图像数据中的环境背景特征信息的步骤包括：

8.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于背景环境先验知识对所述环境背景特征信息进行相似度计算的步骤包括：

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述构建与所确定的环境类型对应的水体指数的步骤包括：

10.一种基于局部背景特征信息的水体提取装置，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了一种基于局部背景特征信息的水体提取方法及装置，所述方法包括：获取待分析水体区域的遥感图像数据；提取所述遥感图像数据中的环境背景特征信息；基于背景环境先验知识对所述环境背景特征信息进行相似度计算，以确定所述待分析水体区域的环境类型；构建与所确定的环境类型对应的水体指数；基于所构建的水体指数对水体进行提取。本发明有效克服了低反射率地物的干扰，保持了细小水体和规则水体边界提取的完整性，对地表水资源的精细化管理与生态环境精准监测具有重要的理论意义和应用价值。

技术研发人员：洪亮,李梦云,郭锦涛
受保护的技术使用者：云南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15