崩滑體中裸地信息的自動提取方法
2023-08-05 11:57:01 1
專利名稱：崩滑體中裸地信息的自動提取方法
技術領域：
本發明涉及地物信息遙感提取領域，尤其涉及一種崩滑體中裸地信息的自動提取方法。
背景技術：
我國是地質環境脆弱、地質災害多發的國家，山地、高原和丘陵佔國土面積的2/3 以上，崩塌、滑坡、泥石流災害的分布範圍佔國土面積的44.8%，在近年發生的各類突發性地質災害中，崩塌、滑坡、泥石流超過總數的90%，尤以西南、西北地區最為嚴重。這些災害的發生，不僅帶來重大的人員傷亡或財產損失，而且，也引發了嚴重的社會問題和公共安全問題。因而，崩滑體即滑坡和崩塌等地質災害的遙感調查和研究一直都是遙感應用領域研究的重點，且對地質災害防治工作的開展有著重要的意義。由於崩滑體主要是裸地或植被稀少地，因而，一般是通過對裸地信息提取來分析崩滑體的信息。但是，由於崩滑體發生的影響因素較多，且帶有偶然性，長期以來相關研究主要集中在災後調查和評價上。目前，對崩滑體的遙感解譯以人工目視解譯為主，輔以人機互動分類的方法。人工目視解譯是一種人工提取信息的方法，使用眼睛目視觀察，同時藉助一些光學儀器火災計算機顯示屏幕上，憑藉豐富的解譯經驗，紮實的專業知識和手頭的相關資料，通過人腦的分析、推理和判斷，提取有用的信息。然而，一方面，由於採用人工目視解譯的方法解譯遙感圖像是一個複雜的認知過程，往往需要經歷幾次反覆解譯才能得到正確的結果，一景數據多種災害信息的解譯往往需要幾天甚至更長的時間，因而，該方法的效率比較低。另一方面，採用人工目視解譯的方法解譯遙感圖像時，只有在遙感圖像上存在著顏色或者明度的差異時，並且這種差異能為解譯者視覺所區分，才有可能將地物目標與背景區別開，且這種方法的解譯精度因人而異， 會成解譯成果的拼接，因而，該方法的譯精度比較低。因此，有必要提供一種崩滑體中裸地信息的自動提取方法克服上述缺陷。
發明內容
本發明的目的是提供一種崩滑體中裸地信息的自動提取方法，能準確將崩滑體中裸地信息提取出來，且提取的精度高、提取的速度快。為了實現上述目的，本發明提供了一種崩滑體中裸地信息的自動提取方法，包括如下步驟(1)計算遙感影像中地物的植被指數和土壤亮度指數，並分別生成植被指數灰度圖像和土壤亮度指數灰度圖像；( 對遙感影像進行主成分變換並提取第一主成分生成第一主成分灰度圖像；C3)將所述植被指數灰度圖像、所述土壤亮度指數灰度圖像和所述第一主成分灰度圖像合成彩色合成圖像；(4)對所述彩色合成圖像進行主成分變換並提取第一主成分生成新的第一主成分灰度圖像；( 對所述新的第一主成分灰度圖像進行閾值分割，得到崩塌體中裸地的二值圖像，從而提取出崩塌體中裸地的信息。較佳地，所述步驟(1)之前還包括對通過衛星獲得的遙感影像的四個波段進行大氣校正預處理。較佳地，所述衛星為SP0T5衛星，遙感影像的所述四個波段為近紅外波段、紅光波段、綠光波段和藍光波段。較佳地，所述步驟(1)具體為(11)獲取衛星遙感數據中地物的近紅外波段反射率和紅光波段反射率，並根據公式7M^ = P:R :P:D計算遙感影像中地物的歸一化植被指
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數並生成植被指數灰度圖像，其中，Indvi為歸一化植被指數，P NIE為遙感影像中地物的近紅外波段反射率，P EED為遙感影像中地物的紅光波段反射率；(12)獲取衛星遙感數據中地物
的紅光波段反射率和綠光波段反射率，並根據公式『皿=P^ED ~/n°REEN計算遙感影像中地
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物的土壤亮度指數並生成土壤亮度指數灰度圖像，其中，Indis為土壤亮度指數，P EED為遙感影像中地物的紅光波段反射率，P GEEEN為遙感影像中地物的綠光波段反射率。較佳地，所述步驟( 具體為(51)對所述新的第一主成分灰度圖像進行灰度值拉伸；(5 獲取拉伸後的所述新的第一主成分灰度圖像的灰度直方圖，並通過所述灰度直方圖計算分割閾值；(5 根據所述分割閾值，將所述新的第一主成分灰度圖像進行二值化，得到崩塌體中裸地的二值圖像，從而提取出崩塌體中裸地的信息。較佳地，所述步驟(51)具體為將所述新的第一主成分灰度圖像中的灰度值範圍拉伸到0-255。較佳地，所述步驟(5 具體為獲取拉伸後的所述新的第一主成分灰度圖像的灰度直方圖，通過迭代法計算所述灰度直方圖的最大灰度值和最小灰度值，並選擇兩個最大灰度值之間的最小灰度值作為分割閾值。較佳地，所述步驟( 之後還包括對所述崩塌體中裸地的二值圖像進行形態學膨脹濾波、腐蝕濾波以及去噪處理。與現有技術相比，本發明的方法通過計算遙感圖像中的植被指數、土壤亮度指數和第一主成分變換值，從而增強了遙感圖像中的裸地的灰度值，使裸地的灰度值與其他地物的灰度值的差異變大，消除了地形陰影的影響，因而，可通過閾值自動選取算法精確地選取分割閾值，從而將崩滑體中的裸地信息準確地提取出來。另外，由於裸地信息及後續崩滑體信息的提取都是基於多峰直方圖閾值自動選取算法實現自動提取的，因而，提取的精度高且提取的速度快。通過以下的描述並結合附圖，本發明將變得更加清晰，這些附圖用於解釋本發明的實施例。
圖1為本發明崩滑體中裸地信息的自動提取方法的主流程圖。圖2為經過本發明崩滑體中裸地信息的自動提取方法的步驟S1-S6處理後得到的新的第一主成分灰度圖像。圖3為採用本發明崩滑體中裸地信息的自動提取方法的得到的崩塌體中裸地的
二值圖像。
具體實施例方式現在參考附圖描述本發明的實施例，附圖中類似的元件標號代表類似的元件。如圖1，本實施例崩滑體中裸地信息的自動提取方法包括如下步驟步驟Si，通過SP0T5衛星拍攝目標地的遙感影像，並對所述遙感影像的近紅外波段、紅光波段、綠光波段和藍光波段進行大氣校正預處理；步驟S2，獲取通過衛星檢測的地物的近紅外波段反射率和紅光波段反射率，並根據公式7M^ = Ρ: I 計算所述遙感影像中地物的歸一化植被指數並生成植被指數灰
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度圖像，其中，Indvi為歸一化植被指數，P NIE為所述遙感影像中地物的近紅外波段反射率， P EED為所述遙感影像中地物的紅光波段反射率；步驟S3，獲取通過衛星檢測的地物的紅光波段反射率和綠光波段反射率，並根據公式1畫=PnRED ~/n°REEN計算所述遙感影像中地物的土壤亮度指數並生成土壤亮度指數
Pred t Pcreen
灰度圖像，其中，Iras為土壤亮度指數，Pked為所述遙感影像中地物的紅光波段反射率， P GEEEN為所述遙感影像中地物的綠光波段反射率；步驟S4,對所述遙感影像進行主成分變換並提取第一主成分生成第一主成分灰度圖像；步驟S5，將所述植被指數灰度圖像、所述土壤亮度指數灰度圖像和所述第一主成分灰度圖像合成彩色合成圖像；步驟S6，對所述彩色合成圖像進行主成分變換並提取第一主成分生成新的第一主成分灰度圖像；步驟S7，將所述新的第一主成分灰度圖像中的灰度值範圍拉伸到0-255 ；步驟S8，提取拉伸後的所述新的第一主成分灰度圖像的灰度直方圖，通過迭代法計算所述灰度直方圖的最大灰度值和最小灰度值，並選擇兩個最大灰度值之間的最小灰度值作為分割閾值；步驟S9，根據所述分割閾值，將所述新的第一主成分灰度圖像進行二值化，得到崩塌體中裸地的二值圖像，從而提取出崩塌體中裸地的信息；步驟S10，對所述崩塌體中裸地的二值圖像進行形態學膨脹濾波、腐蝕濾波以及去噪處理。表1為經過步驟Sl-步驟S6處理後，得到的所述遙感影像的地物的光譜值。
權利要求
1.一種崩滑體中裸地信息的自動提取方法，包括如下步驟(1)計算遙感影像中地物的植被指數和土壤亮度指數，並分別生成植被指數灰度圖像和土壤亮度指數灰度圖像；(2)對遙感影像進行主成分變換並提取第一主成分生成第一主成分灰度圖像；(3)將所述植被指數灰度圖像、所述土壤亮度指數灰度圖像和所述第一主成分灰度圖像合成彩色合成圖像；(4)對所述彩色合成圖像進行主成分變換並提取第一主成分生成新的第一主成分灰度圖像；(5)對所述新的第一主成分灰度圖像進行閾值分割，得到崩塌體中裸地的二值圖像，從而提取出崩塌體中裸地的信息。
2.如權利要求1所述的崩滑體中裸地信息的自動提取方法，其特徵在於，所述步驟(1) 之前還包括對通過衛星獲得的遙感影像的四個波段進行大氣校正預處理。
3.如權利要求2所述的崩滑體中裸地信息的自動提取方法，其特徵在於，所述衛星為 SP0T5衛星，遙感影像的所述四個波段為近紅外波段、紅光波段、綠光波段和藍光波段。
4.如權利要求1所述的崩滑體中裸地信息的自動提取方法，其特徵在於，所述步驟(1) 具體為(11)獲取通過衛星檢測的地物的近紅外波段反射率和紅光波段反射率，並根據公式tκπ τ )1ndv1 = η ^n 計算遙感影像中地物的歸一化植被指數並生成植被指數灰度圖像，Pnir t Pred其中，Indvi為歸一化植被指數，P NIE為遙感影像中地物的近紅外波段反射率，P EED為遙感影像中地物的紅光波段反射率；(12)獲取通過衛星檢測的地物的紅光波段反射率和綠光波段反射率，並根據公式1nds1 = p:ed ~pngreen計算遙感影像中地物的土壤亮度指數並生成土壤亮度指數灰度圖像，Pred t Pcreen其中，Indis為土壤亮度指數，Pked為遙感影像中地物的紅光波段反射率，Pckeen為遙感影像中地物的綠光波段反射率。
5.如權利要求1所述的崩滑體中裸地信息的自動提取方法，其特徵在於，所述步驟(5) 具體為(51)對所述新的第一主成分灰度圖像進行灰度值拉伸；(52)提取拉伸後的所述新的第一主成分灰度圖像的灰度直方圖，並通過所述灰度直方圖計算分割閾值；(53)根據所述分割閾值，將所述新的第一主成分灰度圖像進行二值化，得到崩塌體中裸地的二值圖像，從而提取出崩塌體中裸地的信息。
6.如權利要求5所述的崩滑體中裸地信息的自動提取方法，其特徵在於，所述步驟(51)具體為將所述新的第一主成分灰度圖像中的灰度值範圍拉伸到0-255。
7.如權利要求5所述的崩滑體中裸地信息的自動提取方法，其特徵在於，所述步驟(52)具體為提取拉伸後的所述新的第一主成分灰度圖像的灰度直方圖，通過迭代法計算所述灰度直方圖的最大灰度值和最小灰度值，並選擇兩個最大灰度值之間的最小灰度值作為分割閾值。
8.如權利要求1所述的崩滑體中裸地信息的自動提取方法，其特徵在於，所述步驟(5) 之後還包括對所述崩塌體中裸地的二值圖像進行形態學膨脹濾波、腐蝕濾波以及去噪處理。
全文摘要
本發明公開了一種崩滑體中裸地信息的自動提取方法，包括如下步驟(1)計算遙感影像中地物的植被指數和土壤亮度指數，並分別生成植被指數灰度圖像和土壤亮度指數灰度圖像；(2)對遙感影像進行主成分變換並提取第一主成分生成第一主成分灰度圖像；(3)將所述植被指數灰度圖像、所述土壤亮度指數灰度圖像和所述第一主成分灰度圖像合成彩色合成圖像；(4)對所述彩色合成圖像進行主成分變換並提取第一主成分生成新的第一主成分灰度圖像；(5)對所述新的第一主成分灰度圖像進行閾值分割，得到崩塌體中裸地的二值圖像，從而提取出崩塌體中裸地的信息。本發明能準確將崩滑體中裸地信息提取出來，且提取的精度高、提取的速度快，並能夠有效地消除地形陰影、植被及其它地物的影響。
文檔編號G06K9/46GK102254174SQ20111019109
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月8日 優先權日2011年7月8日
發明者馮光勝, 曹柏樹, 李小和, 楊樹文, 趙新益, 顧湘生, 高山 申請人:中鐵第四勘察設計院集團有限公司