[发明专利]一种基于水平集分割极化SAR影像的水体精确提取方法

摘要

本发明公开了一种基于水平集分割极化SAR影像水体精确提取方法，包括步骤：S1极化SAR影像的预处理；S2基于极化SAR影像的极化总功率，从极化SAR影像中提取弱散射同质区域，完成水体的初步提取；S3基于极化SAR影像的散射熵和协方差矩阵，从弱散射同质区域精确提取水体。本发明充分考虑了弱散射地物在极化SAR影像中的相似性，采用多尺度水平集分割策略，根据不同分割内容，构建不同的SAR模型，从而定义不同层次的能量函数，通过这种逐步求精的方法，来提高水体提取的有效性和精度。

主权项

1.一种基于水平集分割极化SAR影像水体精确提取方法，其特征是，包括步骤：S1 对极化SAR影像进行极化目标分解，提取协方差矩阵C3；对C3进行非相干分解，提取散射熵H；利用C3得到极化SAR影像的极化总功率SPAN；S2 从极化SAR影像中提取弱散射同质区域，本步骤具体为：2.1 结合混合模型和Gamma模型，基于极化总功率SPAN构建水平集能量泛函，记为第一水平集演化能量函数；2.2 基于当前尺度的极化SAR影像，对第一水平集演化能量函数的参数进行估计；2.3 采用当前尺度的零水平集，利用当前尺度的第一水平集演化能量函数进行水平集分割；当前尺度初始化为最粗尺度，最粗尺度的零水平集采用如下方法获得：采用最粗尺度的第一水平集演化能量函数对极化SAR影像进行无监督聚类，聚类结果即最粗尺度的零水平集；2.4 细化当前尺度，将当前尺度的水平集分割结果反演到细尺度，作为细尺度的零水平集，将细尺度作为当前尺度，执行步骤2.2；2.5 重复步骤2.2～2.4直至分割次数达到预设的最大分割次数，执行步骤2.6；2.6 对分割结果中的强散射异质区域进行掩膜，获取弱散射同质区域；S3 从弱散射同质区域提取水体，本步骤具体为：3.1 基于极化SAR影像的散射熵图像，采用KL距离度量弱散射地物在散射熵分布的差异度，结合Weibull分布的概率密度函数和KL距离，得到基于Weibull分布的KL距离；基于极化SAR影像的协方差矩阵图像，分别构建水体弱散射地物和非水体弱散射地物的似然比模型；结合基于Weibull分布的KL距离和似然比模型的水体约束项，构建区别水体弱散射地物和非水体弱散射地物的水平集演化能量函数，记为第二水平集演化能量函数；3.2 基于当前尺度的弱散射同质区域，采用极大似然法对第二水平集演化能量函数的参数进行估计；3.3 采用当前尺度的OSTU零水平集，利用当前尺度的第二水平集演化能量函数进行水平集分割；当前尺度初始化为最粗尺度，最粗尺度的OSTU零水平集采用如下方法获得：最粗尺度下，采用OSTU 法对弱散射同质区域的散射熵图像进行分割，分割结果即最粗尺度的零水平集；3.4 细化当前尺度，将当前尺度的水平集分割结果反演到细尺度，作为细尺度的OSTU零水平集，将细尺度作为当前尺度，执行步骤3.2；3.5 重复步骤3.2～3.4直至当前尺度达到极化SAR影像的原始尺度，执行步骤3.6；3.6 对分割结果中的非水体弱散射同质区域进行掩膜，获取水体提取结果。