[发明专利]基于图像分割的海洋锋面提取方法

权利要求书

1.基于图像分割的海洋锋面提取方法，其特征在于步骤如下：

（1）利用遥感技术获取海洋水文要素图像，作为后续锋面提取步骤的基础数据；

（2）利用中值滤波对步骤（1）得到的海洋水文要素图像进行处理，以削弱图像噪声；

（3）对步骤（２）经过中值滤波处理后的图像采用区域生长的方法进行图像分割，将图像分割成若干性质不同的独立区域，并输出图像分割结果图，获得海洋水文若干不同性质的区域；即以种子像元为起点，将待归并像元与已归并像元视为同一组数据，若该组数据变异系数小于所设定的变异系数阈值，则将待归并像元归并到待生长区域中；

按照待归并像元与待生长区域的已归并像元作为同一组数据时的变异系数从低到高的顺序依次判断待归并像元是否符合生长准则；

其中：图像分割的具体步骤如下：

（3.1）根据海洋水文要素图像特征选择一个合适的种子像元，即第一个待生长区域的生长起点；

（3.2）搜索该种子像元的邻域像元，将邻域像元中未被归并的像元作为待归并像元；

（3.3）按照待归并像元与待生长区域的已归并像元作为同一组数据时的变异系数从低到高的顺序依次判断待归并像元是否符合生长准则，若符合生长准则，则将其归并到该待生长区域中；

生长准则为：将待归并像元与已归并像元视为同一组数据，若该组数据变异系数小于所设定的阈值，则将待归并像元归并到该待生长区域中；

变异系数的计算公式为：，式中，为该组数据的标准偏差，为该组数据的平均值；

若无可归并的邻域像元，则该待生长区域生长完毕，并将第一个未归并像元作为下一待生长区域的种子像元并返回步骤（3.2）；

（3.4）将所有可归并的邻域像元归并后，搜索与该待生长区域相邻的未归并像元，重复步骤（3.2）、（3.3）；

（3.5）若无未归并像元，则图像分割完毕，得到若干性质不同的独立区域；

（4）搜索步骤（3）中分割得到的每个独立区域的边界；

（5）利用zhang-suen法对步骤（4）中得到的每个独立区域的边界进行细化，得到宽度为单像元大小的区域边界，并输出细化后的区域边界图，每个区域边界像元都是待提取的锋面像元；

（6）计算经过步骤（２）中值滤波后得到的图像分割结果图中的像元梯度；

像元梯度计算的公式为：

式中，Grad为像元梯度，、分别为像元东西方向和南北方向上的梯度，i、j分别为像元在图像矩阵中的行、列号， △x、△y分别是图像x、y方向上像元的大小，即图像空间分辨率；

（7）梯度图像二值化并输出梯度二值化结果图；

选择合适的梯度阈值，对步骤（6）中得到的像元梯度进行二值化处理，得到梯度二值化结果图，将高于梯度阈值的像元设为前景像元，低于梯度阈值的像元设为背景像元；

（8）锋面像元筛选

将步骤（5）经过细化后得到的区域边界图与步骤（７）经过二值化处理得到的梯度二值化结果图进行比较，将步骤（5）所得的区域边界与步骤（７）所得的梯度二值化结果图的前景像元位置不对应的区域边界像元剔除，相同位置上的区域边界像元则将其标记为锋面像元，最终完成海洋锋面的提取。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于步骤（3）中将海洋水文要素图像分割成若干不同性质的区域，然后在区域的基础上进行区域边界检测，分割后得到的区域边界较为平滑且有很好的连续性，从而减少了以单个像元为基础进行锋面提取时容易出现的破碎锋。