水库水体面积提取方法

遥感影像的水库水体信息提取对水库面积变化监测有很大的帮助,因此,提出一种基于遗传算法和改进Otsu算法的水体提取方法。对处理后的遥感影像使用NDWI (normalized difference water index)水体指数法进行初始的水体提取,由于传统的Otsu算法对直方图呈现双峰分布的图像提取效果不佳,利用遗传算法对最大类间方差公式进行双阈值计算,引入滑动窗口对图像进行阈值判断;使用自适应阈值算法进行局部阈值分割。通过对石梁河水库和小塔山水库的实验,表明该方法能够准确提取出水库的水体信息,误提取和漏提取现象得到了很大的改善。     

改进Otsu与形态学相结合的水体信息提取北大核心CSCD

水体提取对于洪涝灾害评估有着重要的意义。针对传统的Otsu分割阈值会偏向方差大的一类,因此分割结果包含大量的伪水体,给后续处理增加了极大困难的问题,提出目标权重改进的Otsu和结合高程连通标定的形态学优化方法。通过实验证明,基于目标权重改进的Otsu可以有效地平衡分割阈值,计算的分割阈值更接近真实分割阈值。利用改进Otsu提取水体的初始分布图,并采用结合高程连通标定的形态学优化方法对其进行优化,得到最终的水体分布图。对实验结果分析得出,该水体提取方法可以充分发挥改进Otsu和结合高程连通标定的形态学优化方法在提取水体方面的各自优势,大大提高了水体提取的精度。利用该方法对覆盖彭泽县的影像数据进行水体提取,验证了该方法提取水体的可靠性。     

基于细菌觅食与改进Otsu算法的自适应阈值边缘提取

针对Canny算子在阈值偏高或偏低的情况下会产生边缘丢失或伪边缘的缺陷,提出了一种基于细菌觅食算法与改进最大类间方差法（Otsu算法）相结合的自适应阈值Canny算子。根据图像的梯度幅值直方图将像素点进行分类,并基于改进的Otsu算法定义描述类间方差的适应度函数,通过细菌觅食算法自动获取使适应度函数最优的高低阈值。实验结果表明,该方法在目标边缘提取的准确性上优于传统算法。     

基于Sentinel-1雷达数据的青藏高原地区土壤水分反演研究

土壤水分是地—气能量交换和全球水循环的重要参数之一,也是水文、气象、农业等研究中的关键参数。高空间分辨率的土壤水分在探讨区域水文过程、生态环境保护及农业水资源管理等方面具有重要意义。基于Sentinel-1雷达数据发展了青藏高原地区高空间分辨率土壤水分反演算法,并获取了区域尺度空间分辨率为20 m的土壤水分。该算法首先基于地面数据、Sentinel-1雷达数据和MODIS归一化植被指数对水云模型进行了参数优化,其次利用优化后的水云模型构建了模拟数据库,利用人工神经网络算法对模拟数据进行训练,构建了基于神经网络的土壤水分反演算法。为了检验该算法,利用Sentinel-1雷达数据反演了青藏高原站点区域土壤水分值,并使用站点实测土壤水分数据对其进行了验证。结果表明：土壤水分反演值与站点实测值有良好的一致性,其相关系数为0.784—0.82,均方根误差为0.052 m³/m³—0.064 m³/m³。土壤水分反演值在时间序列上能够捕捉到土壤水分实测值的变化趋势。该研究可为青藏高原地区高空间分辨率的土壤水分监...     

基于Sentinel-2影像的多种水体指数法提取地表水对比研究

高时空分辨率的Sentinel-2影像日渐成为地表水体提取的主要遥感数据源,开展基于该卫星影像的多种水体指数方法提取效果的对比研究,对提升地表水遥感监测能力具有重要参考价值。本研究针对目前较为常用的7种水体指数（NDWI、MNDWI、AWEInsh、AWEIsh、WI2015、CDWI和MNDWI＿VIs）,以分布在华北、东北、长江中下游和西北的具有不同地表水体类型组合特征的4个样区为例,在GEE(Google Earth Engine)平台上采用Sentinel-2 MSI影像实现了基于7种水体指数的地表水提取,进而定量分析了不同指数提取水体的精度。结果表明：总体而言,7种水体指数均可以较好识别地表水,但在不同类型的地表水体提取时的表现存在一定的差异;NDWI指数在瞬时性水体（如水田、洪泛区等）会低估地表水的分布,漏分率较高;而AWEInsh、AWEIsh和WI2015指数整体存在高估倾向,错分率较高;MNDWI＿VIs水体指数在复杂水体类型的区域提取精度保持最高;在长时序水体变化监测方面,7种水体的性能表现与基于单景影像所得结论基本一致。本研究为不同类型水体开展地表水监测提供了重要...     

基于Sentinel-1/2影像的水稻种植面积提取方法研究——以三江平原为例

水稻是中国主要粮食作物之一,稻米产量关系到民生福祉。及时、准确地获取水稻种植面积信息及其空间分布状况对于区域农业发展规划和产量评估具有重要意义。针对水稻与其他农作物易混以及光学数据易受云雨天气影响等问题,以东北三江平原为例,利用中高分辨率Sentinel-1微波数据、Sentinel-2光学数据,分别构建时序水体指数SDWI和植被指数NDVI组成水稻完整的物候生长曲线,分析水稻移栽期、分蘖期、抽穗期、成熟期4个重要生长时期不同的光谱差异,通过阈值分割和组合不同时期的数据,来实现水稻不同物候时期种植面积的提取,并与传统的基于单一光学数据的方法进行对比。研究结果表明：经过地表样本点的验证,所构建方法可以精确提取三江平原水稻几个关键生育期的种植面积并且优于单一使用光学数据的方法。同时利用单生育期影像例如移栽期影像提取水稻面积也可使总体精度达到87.08%,随着生育期数据的完整,总体精度也不断提高,其中基于全生育期的面积提取总体精度也高达91.88%,Kappa系数为0.834,可以满足实际应用需求。因此这种的多源数据结合的水稻种植面积提取方法能够准确、高效地提取三江平原水稻不同物候时期种植面...     

基于Sentinel-1及 Landsat 8数据的黑河中游农田土壤水分估算

土壤水分是陆地表层系统中的关键变量。利用主动微波遥感,特别是合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)的观测,在监测和估计表层土壤水分时空分布方面已开展了诸多研究。然而,SAR土壤水分反演仍存在诸多挑战,特别是地表粗糙度和植被的影响。因此,本文提出了一种结合主动微波和光学遥感的优化估计方案,旨在同步反演植被含水量、地表粗糙度和土壤水分。反演算法首先在水云模型的框架下对模型中的植被透过率因子(与植被含水量密切相关)采用3种不同的光学遥感指数——修正的土壤调节植被指数(Modified Soil Adjusted Vegetation Index,MSAVI)、归一化植被指数(Normalized Difference Vegetation Index,NDVI)和归一化水体指数(Normalized Difference Water Index,NDWI)进行参数化估计,用于校正植被层的散射贡献。在此基础上,构造基于SAR观测和Oh模型的代价函数,利用复型洗牌全局优化算法进行土壤水分和地表粗糙度的联合反演。采用Sentinel-1 SAR和Landsat 8多光谱数据在黑河中游开展了反演试验,并利用相应的地面观测数据对结果进行了验证。结果表明反演结果与地面观测具有良好的一致性,其中基于NDWI的植被含水量反演效果最佳,与地面观测比较,土壤水分决定系数(R 2)在0.7以上,均方根误差(RMSE)为0.073 m^ 3/m^ 3;植被含水量R 2大于0.9,RMSE为0.885 kg/m 2,表明该方法能够较准确地估计土壤水分。同时发现植被含水量的估计结果,以及植被透过率的参数化方案对土壤水分的反演精度有一定的影响,在未来的研究中需要进一步探索。     

基于Sentinel-1数据的黑河中游土壤水分反演

基于Sentinel-1合成孔径雷达 (SAR) 数据及相同时段的中分辨率成像光谱仪（MODIS）和Landsat 8两种归一化植被指数（NDVI）,构建变化检测模型以估算黑河中游的高分辨率土壤水分,并探讨模型中具体参数设置对估算精度的影响。结果表明：①在对后向散射系数时间序列的差值 ( \mathrm{\Delta } \sigma ) 和植被指数 ( \mathrm{V} \mathrm{I} ) 进行线性建模过程中,MODIS NDVI和Landsat 8 NDVI这两种植被产品所构建的模型在 \mathrm{\Delta } \sigma - \mathrm{V} \mathrm{I} 空间中所选取的采样点比例分别为2%和4%时,各自取得最优精度; ②以土壤水分反演为目标,使用Landsat 8 NDVI构建的变化检测模型略优于使用MODIS NDVI构建的变化检测模型,两种模型的均方根误差RMSE分别为0.040 m³/m³和0.044 m³/m³,相关系数R分别为0.86和0.83; ③对于变化检测方法的关键参数,若使用低分辨率的SMAP/Sentinel-1 L2_SM_SP土壤水分数据分别代替站点观测的土壤水分初始值和缩放因子 (即两个连续时相土壤水分变化的最大值 \mathrm{\Delta } M s_{max} ) 这两个参数,则土壤水分RMSE将分别增加0.01 m³/m³和0.04 m³/m³。即土壤水分缩放因子这一参数的误差对反演结果的影响大于土壤水分初始值误差对反演结果的影响,故采用高精度的缩放因子进行变化检测估算。研究结论对于利用新兴的Sentinel-1 SAR数据,通过变化检测算法准确获取高分辨率土壤水分信息具有实际参考价值。     

二维Otsu阈值分割算法的改进

自动图像阈值分割技术已经被广泛的应用在图像处理和计算机视觉领域中的目标检测,跟踪和识别上。其中Otsu阈值分割算法是一种被广泛使用的分割技术,对于那些直方图呈双峰分布的图像可以得到优秀的分割效果。然而如果直方图是单峰或是有异常数据出现时,传统的Otsu阈值分割算法则会发生错误。为改善传统Otsu法在处理图像时的计算受噪声干扰严重、实时性差、复杂度高等缺点,本文提出了一种改进的基于中值的Otsu阈值分割算法。最后进行的多次测试和实验说明这种改进的方法与传统的Otsu阈值分割算法相比较会得到更加满意的结果。     

基于蚁群算法的改进Otsu理论的图像多阈值分割

图像分割是由图像处理到图像分析的关键步骤,Otsu法是一种效果较好、实现简单的阈值分割方法。针对传统的Otsu阈值计算方法耗时较多、准则函数不一定单峰这一问题,提出了采用蚁群优化算法来求解阈值,并改进了传统的Otsu理论。分割效果表明该算法不仅提高了分割质量,而且缩短了寻优时间,从而说明了该算法的有效性,正确性。     

一种适用于SAR图像的2维Otsu改进算法

Otsu法是图像阈值分割中的经典算法之一,在图像处理中得到广泛的应用。针对原始2维Otsu法直方图区域划分上的缺陷和运算速度慢的缺点,分析了适用于SAR图像相干斑乘性噪声的直方图区域划分方法,提出了一种更符合实际图像模型的阈值选取准则。实验结果表明,该改进算法的分割效果良好,运算速度也有很大提高。     

一种改进的三维Otsu图像分割算法

针对传统的三维Otsu分割算法计算量大、运算时间长等问题,提出一种利用一维Otsu来减小迭代空间和搜索空间,并用布谷鸟搜索算法进行寻优的算法。仿真实验表明,该算法能够有效减少运算时间。同时针对传统的三维Otsu算法因忽略2-7区域而导致错分的问题,提出了一种处理方法。该方法将2-7区域的像素点分为噪声点和非噪声点,分别对其进行处理,对2-7区域内的所有点都进行分配。仿真实验表明,由于该方法考虑了所有像素点,分割结果要优于传统的三维Otsu分割算法。     

基于改进的最大类间方差算法的图像分割研究

每种图像分割方法都只利用了图像信息中的部分特征,必然带有局限性,因此只能针对各种实际应用领域的需求来适当选择所需的方法.比较了几种阈值分割和边缘检测算法,着重研究了最大类阃方差算法,并对其进行改进.针对不同的图像进行了仿真,对实验结果进行了分析、研究、比较.结果表明,改进的Otsu算法能有效地提高图像分割的质量.     

基于水体散射特性的SAR图像水体检测

基于SAR图像中水体后向散射系数服从Gamma分布的特点,提出了一种基于水体散射特性的自动化水体提取算法。研究重点包括:第一,利用高斯分布拟合地物后向散射系数,并结合改进的Gamma模型进行分析,确定最优阈值位置,构建优化准则,自适应迭代求解目标阈值。第二,引入含水体的目标块选择准则,剔除非目标块,对目标块运用所建模型获取阈值,取各目标块平均值作为全景图最优阈值,该过程大大缩短了运行时间,增加了阈值准确率,对SAR图像中水体的实时检测具有深刻意义。实验数据选用Radarsat-2获取的淮南地区单极化数据,实验结果表明该算法可以实现大幅图像中水体的快速、精确和自动化提取。     

基于Otsu方法和数学形态学的SAR图像海岸线检测

合成孔径雷达(SAR)图像海岸线检测,在很多海洋应用中具有重要意义。由于受海风和海浪影响,海面有时会产生强回波信号,以及受speckle噪声等其他因素的影响,SAR图像中海洋和陆地缺乏对比度,边界不清晰,用传统的阈值门限法等进行海岸线检测很困难。本文提出一种改进的海岸线检测方法,该算法引入最大类间方差法(Otsu方法)和数学形态学算法,以较小的计算量检测出了海岸线。通过使用Envisat ASAR图像进行实验,证明该方法具有较好的检测效果和检测速度,检测出的海岸线和原始图像的海岸线有很好的匹配,检测精度与边界追踪算法比较有所提高。     

改进Otsu算法的镀锌板表面缺陷检测方法

针对镀锌板在生产工艺和传输过程中对镀锌板表面造成缺陷的问题;文章应用了基于Otsu算法的镀锌板表面缺陷检测系统,由数字光源控制器、高速CCD相机、同步触发器和编码器等硬件设备共同连接组成,采集到镀锌板表面的图像,然后将图像传输给基于Otsu算法的图像处理系统;改进优化了Ostu算法,在一维直方图求解最佳截距阈值,利用该阈值和二维信息完成图像的分割,提高了图像的抗噪能力;使用分块检验所发初步判定镀锌板表面缺陷,再逐个排查确认缺陷区域,对缺陷特征进行分类并保存在缺陷数据库中,同时发出预警;实验结果显示文章研究的检测系统对镀锌板表面缺陷检出率最高可高达98％,检测出缺陷镀锌板的数量最多,系统的检测精度高.     

Floodinundation Monitoring in Ningxiang of Hunan Province based on Sentinel-1A SAR

The flood disaster,with its high frequency and great harm,seriously endangers the safety of human life and property,making its monitoring an emergency.At the end of June of 2017,the most serious rainfall ever occurred in Ningxiang,Hunan Province and caused serious flood disaster.This paper chooses Sentinel\|1A SAR data before and after the disaster to do some monitoring by doublet method based on GMM,Otsu algorithm and region growing method.The results will be compared with the flood inundation region from In-SAR to make an evaluation of pros and cons.The experiment shows that the doublet method based on statistics works the worst due to its lowest recall and precision rate.Otsu algorithm and region growing method have roughly equivalent accuracy.Otsu algorithm has a little higher recall rate and a little lower precision rate than region growing method.     

基于多季相Sentinel-2影像的白洋淀湿地信息提取

白洋淀湿地是华北平原上重要的浅水湖泊湿地,对雄安新区绿色发展具有重要的生态价值。对白洋淀高度异质化的景观格局进行分类,能够为白洋淀湿地资源的遥感监测提供指导意义。针对湿地季节变化的特点,对白洋淀每个季节选取一期具有代表性的Sentinel-2影像,采用分类与回归树（CART）、支持向量机（SVM）、随机森林（RF）3种常用的机器学习分类器对15种季相组合实验方案进行分类,分析不同季相遥感影像及其组合对白洋淀湿地信息提取的优劣。结果表明：相较于使用单一季相影像分类,多季相影像的组合能够显著提高分类精度,春&夏季相组合能够得到最优的分类效果,相对单季影像总体分类精度提高了10.9%~25.5%,Kappa系数提高了0.09~0.29;SVM分类器的分类表现较为稳定,能够得到最高的平均分类精度,CART分类器在处理高维特征的能力不如随机森林和SVM;不同特征类型对湿地信息提取的贡献度从高到底依次是红边光谱特征、传统光谱特征、缨帽变换特征、主成分分析特征、纹理特征。实验成果能为湿地信息的遥感识别提供依据。     

基于改进粒子群优化算法的Otsu图像分割方法

Otsu算法分割图像时不依赖于图像的内容,具有较好的适应性,但计算量大和实时性差的缺点限制了其应用。针对这一问题,提出一种基于改进粒子群优化算法的Otsu分割方法。该方法以Otsu算法中的类间方差作为粒子群优化算法的适应度函数,以当前分割阈值作为粒子的当前位置,以阈值更新速度作为粒子的当前速度,以粒子最优适应值的改进量作为惯性权重,在灰度空间动态搜索使类间方差最大的阈值。实验结果表明:该方法能获得与经典Otsu相当的分割效果,而且显著地缩短了分割时间,算法效率更高。