[发明专利]一种增强Sentinel-1 SAR影像水体提取效果的伪彩色特征提取方法

说明书

本发明公开了一种增强Sentinel‑1SAR影像水体提取效果的伪彩色特征提取方法。本发明考虑到当前SAR影像水体提取方法中对SAR影像色彩特征的挖掘和利用不充分，因此通过伪彩色合成和色彩特征构造来自动化提取Sentinel‑1SAR影像的色彩特征，以有效区分SAR影像中的水体与非水体，进而用于提升Sentinel‑1SAR水体提取的精度和可靠性。本发明的优点在于提出的方法无需人工干预，能够实现Sentinel‑1SAR影像色彩信息的自动化提取。本发明提出的方法计算效率快、自动化程度高，可操作性强，不仅易于实现而且整个模型的可扩展性强。因此，本发明具有很高的实用价值。

技术领域

本发明属于遥感图像处理领域，特别是涉及一种增强Sentinel-1 SAR影像水体提取效果的伪彩色特征提取方法。

背景技术

近年来，随着气候环境变化的不断加剧，大型洪水事件频频发生。洪水由于具有很强的破坏力，往往会给人们造成巨大的经济财产损失，甚至人员伤亡。基于遥感影像的洪水制图能够提供洪水的空间分布信息以帮助灾后救援措施的制定和灾后重建等。而SAR影像具有全天时全天候，不受气候条件影响等诸多方面的优势，因此是遥感洪水制图的主要数据源之一。因此，研发有效的SAR影像水体提取方法对实现及时准确的洪水制图而言至关重要。

不同于常见的光学遥感影像，SAR影像光谱信息有限而且噪声严重。常用的SAR水体提取方法往往是利用SAR影像的后向散射强度信息进行阈值分割，或根据SAR影像的后向散射强度图进行空间特征的构造与提取，以提升SAR水体提取的精度。但事实上，除了强度信息和空间特征外，SAR影像在色彩特征方面仍然有一定的挖掘空间。在现有的SAR影像水体提取工作中，存在对SAR影像信息挖掘不充分的问题，尤其是对SAR影像色彩信息的利用严重不足，因此水体提取的精度和可靠性仍然还有很大的提升空间。因此，探索如何有效挖掘SAR影像的色彩信息以提升SAR水体提取的效果十分重要。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的上述不足，提供一种增强Sentinel-1 SAR影像水体提取效果的伪彩色特征提取方法，该方法首先获取目标区域的Sentinel-1 SAR VV和VH极化影像，对其进行辐射定标、滤波、地形校正和分贝化等一系列数据预处理后，计算Sentinel-1双极化水体指数SDWI。然后，将VV、VH极化影像和水体指数SDWI进行伪彩色图像合成，并通过色彩空间变换将合成的伪彩色图像转换到CIE XYZ色彩空间，在CIE XYZ色彩空间内提取影像的主波长、颜色饱和度等色彩信息作为新的特征，用于提升Sentinel-1SAR影像水体信息提取的精度。

本发明所采用的技术方案是：一种增强Sentinel-1 SAR影像水体提取效果的伪彩色特征提取方法，包括以下步骤：

步骤1，获取目标区域的Sentinel-1 SAR影像，包括VV和VH极化影像，并对SAR影像进行预处理；

步骤2，利用预处理后的Sentinel-1 SAR VV和VH极化影像计算Sentinel-1双极化水体指数SDWI；

步骤3，将VV极化影像、VH极化影像和水体指数SDWI图像分别视作彩色图像的R、G、B波段进行伪彩色合成，得到伪彩色图像I；

步骤4，对步骤3中生成的伪彩色图像I进行色彩空间变换，将其从CIE RGB色彩空间转换到CIE XYZ色彩空间，CIE XYZ色彩空间为马蹄形区域；

步骤5，提取影像的主波长信息；假设点N是原始伪彩色图像I中某像素经过色彩空间变换得到的点，连接点等能白点E与点N，并沿着E点到N点的方向做延长线，与马蹄形曲线相交于M点，所述马蹄形曲线即为马蹄形区域的外轮廓线；那么，交点M对应的波长即为N点对应的主波长，获取影像中所有像素在CIE XYZ色彩空间中的主波长信息，共同构成影像的一个新特征；

步骤6，计算线段EM的长度作为影像的一个新特征，用来增强同色系像素之间的相似性；