基于TM影像的水体信息提取算法研究-论文.pdf

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1、第14卷第3期2014年1月科学技术与工程V01．14No．3Jan．20141671—1815(2014)03·0222—05ScienceTechnologyandEngineering⑥2014Sci．Tech．Engrg．基于TM影像的水体信息提取算法研究毕硕本钱育君王启富郭忆(南京信息工程大学遥感学院，计算机与软件学院，南京210044)摘要以郑洛地区为研究区域，利用LandsatTM影像进行波谱再分析，对谱间关系法进行改进，设计了更适合于郑洛地区水体信息提取的算法。通过综合比较和分析单波段

2、阈值法、谱间关系法、9-3一化水体指数法和IHS(intensityhuesaturation)变换法，借助数学形态学、中值滤波等进行优化处理，进而提出了改进的谱间关系法。实验证明该改进算法具有有效性，提取效果良好，能够提取到较细小的河流等水体信息。河流细节丰盈，山体阴影较少，总体精度较高，与实际情况一致性较好。关键词TM影像谱间关系法水体提取阴影美国陆地卫星和5号专题制图仪——中图法分类号TP391．41；文献标志码A各种地物对电磁波的反射不同，以及其热辐射间关系的水体信息提取算法。在提取水体信息的

3、过也不完全相同。对于水体来说，细小水体由于其水程中，重新比较水体与地物在各波段的分布情况，结陆分界相对不明显，提取比较困难。同时，正确处理合数学形态学方法、图像去噪等手段对提取结果进山体阴影的影响也变成了水体信息提取中重要的行进一步处理，以提高精度。环节。1TM影像水体信息提取流程针对不同的地貌特点及水文条件，人们提出了各种各样的方法对水体进行提取。周成虎等⋯尝基于TM图像进行水体信息提取的流程如图1试用单波段阈值法对水体和陆地进行分割：在对水所示。陆敏感的第5波段，通过手动计算或最优化获取方式，设定

4、阈值即可将水体提取出来。通过分析水体图像预处理图像波段组合图像拼接剪裁与其他地物在TM影像各波段上的分布情况，发现水体具有独特的谱问关系特征，利用不同波段进行』代数运算从而提取水体。徐涵秋等对NDWI信息提取(normaldifferentialwaterindex)进行了改进并做了(图像分割)水体信息分割山体噪声去除实现。陈蜜等先用Contourlet变换对多光谱影像和全色影像进行融合，然后结合独立分量分析对水上体信息进行分类，分类效果良好，但是计算量巨大。提取结果形态学运算中值滤波孙步伟等基于孟塞

5、尔(Munsel1)HSV色彩变换，构再处理建了新的水体提取模型，并在安庆地区进行了实验。实验表明，基于Munsell彩色空间系统的HSV变换，、r可以很好地识别水体信息，能有效消除山地或建筑提取结果检验目视校验性能比较物阴影的影响，而且不需要DEM等其他辅助数据。本文使用LandsatTM卫星影像重新获取水体信息，以郑洛地区为研究区域，综合比较和分析单波段图1基于TM影像进行水体信息提取流程图阈值法、谱问关系法、归一化水体指数法和IHS变换TM图像预处理中，主要是图像图景数据的拼法，以四种常见算法做

6、对比实验，进而设计了基于谱接以及根据目标区域边界进行裁剪。信息提取阶段，水体信息分割与山体阴影噪声的去除是同时进2013年8月26日收到国家自然科学基金项目(41071253)、行的。本步处理后获取到的结果是二值化的水体图国家自然科学基金项目(41271410)资助像。提取结果再处理阶段，主要用到数学形态学处第一作者简介：毕硕本(1965一)，男，山东潍坊人，教授，博士生导师。研究方向：空间数据挖掘，三维可视化。E—mail：bishuoben@理和中值滤波技术。数学形态学处理是为了对提取163．co

7、m。到的水体打断处进行修复，包括腐蚀运算和膨胀运3期毕硕本，等：基于TM影像的水体信息提取算法研究223算。中值滤波把数字图像或数字序列中一点的值用信息会被忽略。而且，单波段阈值法提取水体在阈∞∞舯加∞如∞如加0该点的一个邻域中各点值的中值代替，让周围的像值设置上具有盲目性，需要大量的计算才能获得较素值接近于真实值，从而消除孤立的噪声点]。中好的效果。值滤波对椒盐噪声(即孤立噪声)的消除效果非常2．2．2谱间关系法好，这些噪声点更可能是遗留下的山体阴影。而且谱间关系法利用水体具有的独特的谱间关系特还可

8、以最大限度地保存图像原有的细节，尤其是边征：(TM2+TM)>(TM4+TMs)，这一构建模型来缘信息。进行水体提取能将水体与阴影区分开来，特别适合山区水体的提取。并用TM的4、3、2作假彩色合成2水体信息提取方法影像来目视检验谱问关系法提取水体的效果。经典2．1实验区水体波谱特征谱问关系法提取出来的水体较“纯净”，能有效地去对于水体来说，它对近红外和中红外波段入射除山体阴影的影响，不足之处是对细小河流的提取能量的吸收能力比较强，几乎全部吸收。这两个波效