實(shí)施例中的附圖，對(duì)本申請(qǐng)實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本申請(qǐng)一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于 本申請(qǐng)中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本申請(qǐng)保護(hù)的范圍。
[0048] 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，如圖1所示，包 括以下步驟：
[0049] SlOl :獲取高光譜遙感水域圖像；
[0050] S102 :計(jì)算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；
[0051] 其中，葉綠素 a光譜指數(shù)通過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光譜在第一波長(zhǎng)值處具有反射谷，在第二波長(zhǎng)值處具有發(fā)射峰。
[0052] 使用葉綠素 a光譜指數(shù)作為甄別依據(jù)的原理為：水華和水草都屬于植物，都含有 葉綠素 a，發(fā)明人在研究的過程中發(fā)現(xiàn)：葉綠素 a在反射率光譜上面有2個(gè)明顯的特征：一 是紅光（675nm附近）的反射谷，二是近紅外（715-820nm)的高反射平臺(tái)（反射峰）。由于 水體在近紅外光部分有強(qiáng)烈的吸收，所以普通水體的反射率光譜在近紅外的值明顯低于紅 光波段，因此，可以構(gòu)建葉綠素 a光譜指數(shù)CSI指數(shù)將水華水草與水體區(qū)別開來。
[0053] 基于上述原理，CSI指數(shù)利用715nm波長(zhǎng)（第一波長(zhǎng)值）和675nm波長(zhǎng)（第二波 長(zhǎng)值）進(jìn)行計(jì)算，具體的計(jì)算公式為：
[0054]
[0055] 藻藍(lán)蛋白基線通過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；
[0056] 使用藻藍(lán)蛋白基線作為識(shí)別依據(jù)的原理為：內(nèi)陸水體中的水華主要是藍(lán)藻形成 的，藍(lán)藻中含有藻藍(lán)蛋白色素，發(fā)明人在研究的過程中發(fā)現(xiàn)：藻藍(lán)蛋白色素在630nm(第四 波長(zhǎng)值）左右存在一個(gè)吸收峰，從而導(dǎo)致反射率曲線形成谷值。由于675nm左右也是一個(gè) 反射谷，因此導(dǎo)致630nm和675nm(第五波長(zhǎng)值）的中間（655nm附近）形成一個(gè)反射峰。 555nm(第三波長(zhǎng)值）左右是藻類的吸收作用形成的反射峰。水草中不含藻藍(lán)蛋白，因此就 沒有630nm左右的反射谷和655nm左右的反射峰，由555nm左右的反射峰和655nm左右的 反射峰的連線與630nm附近谷值間的垂直連線稱之為藻藍(lán)蛋白基線。
[0057] 基于上述原理，利用如下公式計(jì)算藻藍(lán)蛋白基線：
[0058] PBL = P (555)-p (630) + ((630-555V(655-555))*(P (655)-p (555))。
[0059] S103 :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；
[0060] 本實(shí)施例中，目標(biāo)區(qū)域包括水華和/或水草區(qū)域。
[0061] S104:將目標(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。
[0062] 本申請(qǐng)所述的方法，利用水體、水草和水華的光譜反射率，以葉綠素 a光譜指數(shù)區(qū) 分水體和目標(biāo)區(qū)域，再通過藻藍(lán)蛋白基線值從目標(biāo)區(qū)域中識(shí)別出水華區(qū)域，因此，實(shí)現(xiàn)了利 用高光譜遙感圖像的識(shí)別。
[0063] 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，如圖2所示， 包括以下步驟：
[0064] S201 :獲取高光譜遙感水域圖像；
[0065] 本實(shí)施例中，可通過海岸帶高光譜成像儀（Hyperspectral Imager for the Coastal Ocean，HICO)獲取地表反射率水體區(qū)域圖像，并且該地表反射率水體區(qū)域圖像中 可包含RGB波段組合。RGB波段組合主要是指紅光（R)范圍波段，綠光（G)范圍波段和藍(lán)光 (B)范圍波段的組合。
[0066] S202 :對(duì)高光譜遙感水域圖像進(jìn)行預(yù)處理（包括幾何校正、輻射校正、水陸分離和 云識(shí)別）；
[0067] 可選的，本發(fā)明實(shí)施例可基于更高空間分辨率遙感圖像進(jìn)行幾何校正，利用6S瑞 利散射模型進(jìn)行輻射校正，利用NDWI指數(shù)進(jìn)行水陸分離以及采用紅波段閾值進(jìn)行云識(shí)別。
[0068] S203 :使用預(yù)處理后的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；
[0069] 發(fā)明人在研究的過程中發(fā)現(xiàn)，715nm波長(zhǎng)（第一波長(zhǎng)值）和675nm波長(zhǎng)（第二波長(zhǎng) 值）為理論波長(zhǎng)，在高光譜遙感水域圖像中可能不存在嚴(yán)格的715nm波長(zhǎng)（第一波長(zhǎng)值） 和675nm波長(zhǎng)（第二波長(zhǎng)值），因此，可以采用高光譜遙感水域圖像中最接近兩者的波長(zhǎng)代 替原始理論波長(zhǎng)進(jìn)行計(jì)算。
[0070] 本實(shí)施例中，使用高光譜遙感水域圖像的第64波段，其中心波長(zhǎng)值為713nm，以及 第58波段，其中心波長(zhǎng)值為679nm計(jì)算葉綠素 a光譜指數(shù)值。
[0071] S204 :使用預(yù)處理后的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)算高光譜遙感水域圖像中每個(gè)像元的藻藍(lán)蛋白基線值；
[0072] 類似地，在高光譜遙感水域圖像中不包括理論波長(zhǎng)值的情況下，選用近似波長(zhǎng)值 進(jìn)行計(jì)算。
[0073] 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。
[0074] S205 :獲取人工勾選的水華、水草以及水體的典型區(qū)域；
[0075] 具體地，用戶可以在高光譜遙感水域圖像的假彩色圖像中（R、G、B分別選擇近紅 外、紅光和綠光波段）勾選水華、水草以及水體的典型區(qū)域。假彩色圖像上面水華和水草為 紅色，水體為藍(lán)色，因此便于進(jìn)行水華和水草區(qū)域的識(shí)別。
[0076] S206 :經(jīng)過對(duì)典型區(qū)域進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，確定葉綠素 a光譜指數(shù)值的閾值Tl及藻藍(lán) 蛋白基線值閾值T2 ;
[0077] 具體地，可以對(duì)典型區(qū)域的葉綠素 a光譜指數(shù)值分別進(jìn)行計(jì)算，得到不同區(qū)域的 葉綠素 a光譜指數(shù)值，經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，確定出可以區(qū)別出不同區(qū)域的閾值T1，使用同樣方式 確定T2。
[0078] S207 :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；
[0079] 將水華水草作為一個(gè)整體從水體中識(shí)別出來，結(jié)果為二值圖，水體區(qū)域的像素值 為〇,水華和/或水草區(qū)域的像素值為1。
[0080] S208:將目標(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。
[0081] 即在二值圖中，將水華區(qū)域識(shí)別出來。
[0082] 本實(shí)施例提供的方法，利用遙感數(shù)據(jù)對(duì)水華水草進(jìn)行宏觀監(jiān)測(cè)，發(fā)揮了衛(wèi)星遙感 環(huán)境監(jiān)測(cè)的優(yōu)勢(shì)；同時(shí)基于HICO反射率遙感圖像，建立了水華、水草提取的方法，使遙感圖 像上的水華水草定量化表示，實(shí)現(xiàn)了采用遙感手段對(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)的適用。
[0083] 與上述方法實(shí)施例相對(duì)應(yīng)地，本申請(qǐng)實(shí)施例還提供了一種基于高光譜遙感圖像的 水華識(shí)別裝置，如圖3所示，包括：
[0084] 獲取模塊301，用于獲取高光譜遙感水域圖像；
[0085] 計(jì)算模塊302,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；
[0086] 第一識(shí)別模塊303,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；
[0087] 第二將別模塊304,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。
[0088] 可選地，本實(shí)施例所述裝置，還可以包括：
[0089] 替換模塊305,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)。
[0090] 以及，閾值確定模塊306,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。
[0091] 具體地，計(jì)算模塊計(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)值的具體實(shí)現(xiàn)方式可以為：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。進(jìn)一步地，利用 CN 105138994 A VL 丫/丫貝
汁算所述高光譜遙感水域圖像中每個(gè)