一種基于高光譜遙感圖像的水華識(shí)別方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本申請(qǐng)涉及遙感圖像處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于高光譜遙感圖像的水華識(shí)別方 法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 水華一般是指當(dāng)浮游植物的生物量明顯高于水體中的平均值時(shí)，在水體表面大量 聚集，形成肉眼可見的藻類聚積體的現(xiàn)象，水華的暴發(fā)說(shuō)明此時(shí)水環(huán)境已經(jīng)遭受到嚴(yán)重富 營(yíng)養(yǎng)化污染。水草主要包含了能夠長(zhǎng)期生活在水中的挺水、沉水和漂葉植物，作為初級(jí)生產(chǎn) 力，水草是生物多樣化的重要組成部分，對(duì)內(nèi)陸水體環(huán)境有改善作用。因此，水華與水草的 監(jiān)測(cè)對(duì)于內(nèi)陸水體水環(huán)境的監(jiān)管具有重要意義。
[0003] 目前，利用遙感手段對(duì)水華水草進(jìn)行宏觀大范圍長(zhǎng)時(shí)間的遙感監(jiān)測(cè)成為了一種需 求，如何從遙感圖像中識(shí)別出水華區(qū)域，成為目前亟待解決的問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘环N基于高光譜遙感圖像的水華識(shí)別方法及裝置，目的在于解決如 何從遙感圖像中識(shí)別出水華區(qū)域的問(wèn)題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本申請(qǐng)?zhí)峁┝艘韵录夹g(shù)方案：
[0006] 一種基于高光譜遙感圖像的水華識(shí)別方法，包括：
[0007] 獲取高光譜遙感水域圖像；
[0008] 計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的葉綠素 a光譜指數(shù)值和藻藍(lán)蛋白基 線值，其中，所述葉綠素 a光譜指數(shù)通過(guò)所述高光譜遙感水域圖像中的第一波長(zhǎng)值和第二 波長(zhǎng)值計(jì)算得到，葉綠素 a光譜在所述第一波長(zhǎng)值處具有反射谷，在所述第二波長(zhǎng)值處具 有發(fā)射峰；所述藻藍(lán)蛋白基線通過(guò)所述高光譜遙感水域圖像中的第三波長(zhǎng)值、第四波長(zhǎng)值 和第五波長(zhǎng)值計(jì)算得到，藻藍(lán)蛋白在所述第三波長(zhǎng)值處和所述第五波長(zhǎng)值具有反射峰，在 所述第四波長(zhǎng)值處具有反射谷；
[0009] 將葉綠素 a光譜指數(shù)值大于預(yù)設(shè)的第一閾值的像元識(shí)別為目標(biāo)區(qū)域，所述目標(biāo)區(qū) 域包括水華和/或水草區(qū)域；
[0010] 將所述目標(biāo)區(qū)域中藻藍(lán)蛋白基線值大于預(yù)設(shè)的第二閾值的像元識(shí)別為水華區(qū)域。
[0011] 可選地，還包括：
[0012] 如果所述高光譜遙感水域圖像中不包括原始波長(zhǎng)值，則使用所述高光譜遙感水域 圖像中最接近所述原始波長(zhǎng)值的波長(zhǎng)值代替所述原始波長(zhǎng)值，所述原始波長(zhǎng)值為所述第一 波長(zhǎng)值、所述第二波長(zhǎng)值、所述第三波長(zhǎng)值、所述第四波長(zhǎng)值及所述第五波長(zhǎng)值中的任意一 個(gè)。
[0013] 可選地，所述計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的葉綠素 a光譜指數(shù)值包 括：
[0014] 使用所述高光譜遙感水域圖像中的第64波段和第58波段，計(jì)算所述高光譜遙感 水域圖像中每個(gè)像元的葉綠素 a光譜指數(shù)值，其中，所述第64波段的中心波長(zhǎng)值為713nm， 所述第58波段的中心波長(zhǎng)值為679nm。
[0015] 可選地，所述計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的葉綠素 a光譜指數(shù)值包 括：
[0016]
計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每 個(gè)像元的葉綠素 a光譜指數(shù)值，其中，P為反射率。
[0017] 可選地，所述計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的藻藍(lán)蛋白基線值包括：
[0018] 使用所述高光譜遙感水域圖像中的第37波段、第49波段和第54波段，計(jì)算所述 高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的藻藍(lán)蛋白基線值，其中，所述第37波段的中心波長(zhǎng)值為 559nm、所述第49波段的中心波長(zhǎng)值為627nm、所述第54波段的中心波長(zhǎng)值為656nm。
[0019] 可選地，所述計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的藻藍(lán)蛋白基線值包括：
[0020] 利用 PBL = P (A3) - P (A4) + ((A4-A3) ΛΑ5-Α3)) * ( P (A5) - P (A3))計(jì)算所述高光 譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的藻藍(lán)蛋白基線值，其中，P為反射率，A3為所述第三波長(zhǎng)值， Α4為所述第四波長(zhǎng)值，Α5為所述第五波長(zhǎng)值。
[0021] 可選地，所述第一閾值與所述第二閾值中任意一個(gè)的確定方法包括：
[0022] 統(tǒng)計(jì)用戶在所述高光譜遙感水域圖像中選定的目標(biāo)區(qū)域的參考值之間的區(qū)別，所 述目標(biāo)區(qū)域包括水體區(qū)域、水華區(qū)域和水草區(qū)域，所述參考值包括葉綠素 a光譜指數(shù)值或 藻藍(lán)蛋白基線值；
[0023] 依據(jù)所述區(qū)別，確定第一閾值或第二閾值。
[0024] 一種基于高光譜遙感圖像的水華識(shí)別裝置，包括：
[0025] 獲取模塊，用于獲取高光譜遙感水域圖像；
[0026] 計(jì)算模塊，用于計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的葉綠素 a光譜指數(shù)值 和藻藍(lán)蛋白基線值，其中，所述葉綠素 a光譜指數(shù)通過(guò)所述高光譜遙感水域圖像中的第一 波長(zhǎng)值和第二波長(zhǎng)值計(jì)算得到，葉綠素 a光譜在所述第一波長(zhǎng)值處具有反射谷，在所述第 二波長(zhǎng)值處具有發(fā)射峰；所述藻藍(lán)蛋白基線通過(guò)所述高光譜遙感水域圖像中的第三波長(zhǎng) 值、第四波長(zhǎng)值和第五波長(zhǎng)值計(jì)算得到，藻藍(lán)蛋白在所述第三波長(zhǎng)值處和所述第五波長(zhǎng)值 具有反射峰，在所述第四波長(zhǎng)值處具有反射谷；
[0027] 第一識(shí)別模塊，用于將葉綠素 a光譜指數(shù)值大于預(yù)設(shè)的第一閾值的像元識(shí)別為目 標(biāo)區(qū)域，所述目標(biāo)區(qū)域包括水華和/或水草區(qū)域；
[0028] 第二將別模塊，用于將所述目標(biāo)區(qū)域中藻藍(lán)蛋白基線值大于預(yù)設(shè)的第二閾值的像 元識(shí)別為水華區(qū)域。
[0029] 可選地，還包括：
[0030] 替換模塊，用于如果所述高光譜遙感水域圖像中不包括原始波長(zhǎng)值，則使用所述 高光譜遙感水域圖像中最接近所述原始波長(zhǎng)值的波長(zhǎng)值代替所述原始波長(zhǎng)值，所述原始波 長(zhǎng)值為所述第一波長(zhǎng)值、所述第二波長(zhǎng)值、所述第三波長(zhǎng)值、所述第四波長(zhǎng)值及所述第五波 長(zhǎng)值中的任意一個(gè)。
[0031] 可選地，所述計(jì)算模塊用于計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的葉綠素 a 光譜指數(shù)值包括：
[0032] 所述計(jì)算模塊具體用于，使用所述高光譜遙感水域圖像中的第64波段和第58波 段，計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的葉綠素 a光譜指數(shù)值，其中，所述第64波段 的中心波長(zhǎng)值為713nm，所述第58波段的中心波長(zhǎng)值為679nm。
[0033] 可選地，所述計(jì)算模塊用于計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的葉綠素 a 光譜指數(shù)值包括：
[0034] 所述計(jì)算模塊具體用于，利用 計(jì)算所述高 光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的葉綠素 a光譜指數(shù)值，其中，P為反射率。
[0035] 可選地，所述計(jì)算模塊用于計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的藻藍(lán)蛋白 基線值包括：
[0036] 所述計(jì)算模塊具體用于，使用所述高光譜遙感水域圖像中的第37波段、第49波段 和第54波段，計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的藻藍(lán)蛋白基線值，其中，所述第 37波段的中心波長(zhǎng)值為559nm、所述第49波段的中心波長(zhǎng)值為627nm、所述第54波段的中 心波長(zhǎng)值為656nm。
[0037] 可選地，所述計(jì)算模塊用于計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的藻藍(lán)蛋白 基線值包括：
[0038] 所述計(jì)算模塊具體用于，利用 PBL = P (A3) - P (A4) + ((A4-A3) / (A5-A3)) * (P (A5) - P (A3)) 計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的藻藍(lán)蛋白基線值，其中，P為反射率，A3為所 述第三波長(zhǎng)值，A4為所述第四波長(zhǎng)值，A5為所述第五波長(zhǎng)值。
[0039] 可選地，還包括：
[0040]閾值確定模塊，用于統(tǒng)計(jì)用戶在所述高光譜遙感水域圖像中選定的目標(biāo)區(qū)域的參 考值之間的區(qū)別，所述目標(biāo)區(qū)域包括水體區(qū)域、水華區(qū)域和水草區(qū)域，所述參考值包括葉綠 素 a光譜指數(shù)值或藻藍(lán)蛋白基線值；并依據(jù)所述區(qū)別，確定第一閾值或第二閾值。
[0041] 本申請(qǐng)所述的基于高光譜遙感圖像的水華識(shí)別方法及裝置，獲取高光譜遙感水域 圖像，計(jì)算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的葉綠素 a光譜指數(shù)值和藻藍(lán)蛋白基線 值，將葉綠素 a光譜指數(shù)值大于預(yù)設(shè)的第一閾值的像元識(shí)別為目標(biāo)區(qū)域，將所述目標(biāo)區(qū)域 中藻藍(lán)蛋白基線值大于預(yù)設(shè)的第二閾值的像元識(shí)別為水華區(qū)域，因?yàn)樗w的葉綠素 a光譜 指數(shù)明顯小于水華和水草，而水草的藻藍(lán)蛋白基線值明顯小于水華，可見，本實(shí)施例中，依 據(jù)水華光譜的特性，實(shí)現(xiàn)識(shí)別水華區(qū)域的目的。
【附圖說(shuō)明】
[0042] 為了更清楚地說(shuō)明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 申請(qǐng)的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0043]圖1為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的一種基于高光譜遙感圖像的水華識(shí)別方法的流程圖；
[0044]圖2為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的又一種基于高光譜遙感圖像的水華識(shí)別方法的流程 圖；
[0045] 圖3為本申請(qǐng)實(shí)施例公開的一種基于高光譜遙感圖像的水華識(shí)別裝置的結(jié)構(gòu)示 意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0046] 本申請(qǐng)實(shí)施例公開的基于高光譜遙感圖像的水華識(shí)別方法及裝置，可以應(yīng)用在使 用遙感識(shí)別水華的場(chǎng)景中，其中高光譜圖像是指光譜分辨率非常高（可見光波段通常達(dá)到 IOnm)且光譜連續(xù)的遙感圖像。
[0047] 下面將結(jié)合本申請(qǐng)