基于遥感影像的海岛（礁）提取技术研究

论文摘要

我国是一个海洋大国,所拥有的海岛（礁）众多,但零散分布于我国海域的各个部分。如何快速获取我国海岛（礁）的数量、分布、位置、形状等信息是一个非常重要的问题。遥感技术的快速发展为利用遥感影像进行海岛（礁）的快速提取提供了可能。本文主要围绕如何从遥感影像中快速有效的提取海岛（礁）目标展开研究,主要的工作和创新点如下:1.总结了面特征边缘线提取过程中所用到的基本理论,阐述了阈值法、区域增长法、边缘提取法、参数式活动轮廓模型以及几何式活动轮廓模型方法的特点,并对应用于岸线提取时的优缺点进行了分析。2.分析了全色遥感影像中海域和海岛（礁）的灰度分布特点,提出了一种基于Quadtrees-GACM的全色影像海岛（礁）岸线提取方法,该方法利用由粗到精的海岛（礁）岸线提取策略,首先实现基于四叉树的海岛（礁）初分割,进而利用改进的几何式活动轮廓模型实现海岛（礁）岸线的精提取,实验证明该方法稳定、有效。3.将Meanshift算法应用到彩色影像海岛（礁）岸线的提取中来,并结合海域的连通性较好这一特点,利用像素标记的方式实现Meanshift海岛（礁）岸线的快速提取。像素标记的MeanShift海域快速提取方法具有较好的抗噪性能,能够实现海岛（礁）岸线的快速提取,实验中取得了良好的效果。4.对海岛（礁）提取结果的后处理及表达进行了研究。针对去除海岛（礁）提取过程中的船舶、海浪、云的干扰,提出了利用多时相遥感影像进行误提取信息的去除和多特征约束条件下的误提取信息去除两种技术方案,并证明了该方案的可行性;对海岛（礁）边界的矢量化及其数据压缩方案进行了研究。5.对海岛（礁）提取系统进行了设计。系统可以进行海岛（礁）的人工及半自动提取;自动计算海岛（礁）的面积及岸线长度;可以加载与输出shapefile格式的海岛（礁）数据;提取海岛（礁）的同时生成海岛（礁）的快视影像,便于结果查看。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 研究的背景和意义
• 1.2 当前研究现状
• 1.3 当前研究面临的问题
• 1.4 本文的组织结构
• 第二章 面特征边缘线提取方法及其分析
• 2.1 阈值法
• 2.1.1 人工交互式确定阈值
• 2.1.2 Otsu 法确定阈值
• 2.1.3 Fisher 准则函数法确定阈值
• 2.1.4 循环分割法
• 2.1.5 最佳熵法
• 2.1.6 实验与分析
• 2.2 区域增长法
• 2.3 基于边缘检测的方法
• 2.3.1 差分边缘提取方法
• 2.3.2 Roberts 边缘提取算子
• 2.3.3 Soble 边缘提取算子
• 2.3.4 Prewitt 边缘提取算子
• 2.3.5 Laplace 边缘提取算子
• 2.3.6 Canny 算子的边缘检测
• 2.3.7 实验与分析
• 2.4 基于活动轮廓模型（Active Contour Model，ACM）的方法
• 2.4.1 参数活动轮廓模型
• 2.4.2 几何式活动轮廓模型
• 2.5 几种方法的对比分析
• 2.6 本章小结
• 第三章 基于Quadtrees-GACM 的全色影像海岛（礁）岸线提取方法
• 3.1 Quadtrees-GACM 的海岛（礁）岸线提取方法
• 3.2 基于四叉树的海岛（礁）初分割
• 3.2.1 构建梯度图
• 3.2.2 基于四叉树的海岛（礁）初分割
• 3.3 基于非重复初始化技术的海岛（礁）精提取
• 3.4 实验与分析
• 3.5 本章小节
• 第四章 基于Mean Shift 算法的彩色影像海岛（礁）岸线提取
• 4.1 MeanShift 算法概述
• 4.1.1 Mean Shift 向量及核函数
• 4.1.2 Mean Shift 算法的原理及计算过程
• 4.2 基于像素标记的Mean Shift 海岛（礁）岸线快速提取方法
• 4.2.1 构建低分辨率影像
• 4.2.2 低分辨率影像上利用Mean Shift 算法进行滤波
• 4.2.3 综合利用处理后的低分辨率影像和原始影像实现原始影像的滤波
• 4.2.4 利用区域增长进行海域提取
• 4.2.5 噪声点及小面积区域的去除
• 4.2.6 海岛（礁）岸线快速提取流程
• 4.3 实验与分析
• 4.4 本章小节
• 第五章 海岛（礁）提取结果的后续处理及表达
• 5.1 非海岛（礁）目标的去除
• 5.1.1 利用多时相遥感影像进行动态目标的去除
• 5.1.2 多特征约束条件下的动态目标去除
• 5.2 海岛（礁）岸线“毛刺”的去除
• 5.3 海岛（礁）岸线的矢量化及其存储
• 5.3.1 轮廓跟踪
• 5.3.2 矢量数据压缩
• 5.3.3 数据输出
• 5.4 海岛（礁）面积及其岸线长度的估算
• 5.5 海岛（礁）快视影像的生成
• 5.6 本章小节
• 第六章 海岛（礁）提取系统设计
• 6.1 海岛（礁）提取系统模块组成
• 6.2 系统软硬件环境
• 6.3 系统主要功能界面及其简介
• 6.4 本章小结
• 第七章 总结和展望
• 7.1 本文完成的主要工作总结
• 7.2 今后研究工作的展望
• 参考文献
• 作者简历 攻读硕士学位期间完成的主要工作
• 致谢