基于直方圖閾值法的遙感圖像分割算法研究.pdf

1、隨著遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)的快速發(fā)展,遙感圖像被廣泛應(yīng)用于農(nóng)業(yè)、林業(yè)、國(guó)土、震災(zāi)評(píng)估、軍事等領(lǐng)域,并帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。遙感圖像分割是指依據(jù)一定的分割準(zhǔn)則將圖像分割成多個(gè)目標(biāo)區(qū)域或者將感興趣的目標(biāo)地物提取出來(lái)。鑒于圖像的直方圖可較好的體現(xiàn)出圖像中背景區(qū)域與目標(biāo)區(qū)域在灰度、顏色等方面存在較大差異,利用直方圖閾值法對(duì)圖像進(jìn)行分割一直是遙感圖像分割領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。傳統(tǒng)的直方圖閾值法常用于對(duì)小尺寸的普通圖像進(jìn)行圖像分割,數(shù)據(jù)計(jì)算量較小且

2、容易操作。遙感圖像包含的數(shù)據(jù)量巨大且結(jié)構(gòu)復(fù)雜,利用傳統(tǒng)方法較難確定閾值,圖像分割效果不是很理想,從而限制了直方圖閾值法在遙感圖像分割中的廣泛應(yīng)用。因此,如何對(duì)直方圖閾值分割方法進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化,并將其應(yīng)用于對(duì)遙感影像進(jìn)行分割是一個(gè)非常重要的研究?jī)?nèi)容。
　　本文在傳統(tǒng)圖像分割方法基礎(chǔ)上,采用VC++并結(jié)合GDAL構(gòu)建了一種基于直方圖閾值法的遙感圖像分割算法,并將該算法應(yīng)用于呈現(xiàn)雙峰直方圖及三峰直方圖的SPOT-5影像分割過(guò)程中,對(duì)圖像

3、中的水體及農(nóng)田進(jìn)行了分割,實(shí)驗(yàn)效果較好。本文主要工作如下:
　　(1)構(gòu)建了一種遙感圖像顯示算法。該算法以VisualC++為平臺(tái),結(jié)合GDAL庫(kù)對(duì)遙感圖像進(jìn)行讀取與顯示,同時(shí)支持多種圖像格式。實(shí)現(xiàn)的功能包括:識(shí)別圖像波段范圍、灰度模式下顯示、彩色模式下RGB波段不同值組合顯示等。
　　(2)提出了一種構(gòu)建遙感圖像波段直方圖的新方法,該方法利用VisualC++與GDALRasterBand類相關(guān)函數(shù)來(lái)構(gòu)造遙感圖像波段直方圖

4、。通過(guò)預(yù)先建立與量化一個(gè)坐標(biāo)系,將波段直方圖曲線繪制在坐標(biāo)系中。
　　(3)利用自動(dòng)閾值檢測(cè)方法來(lái)檢測(cè)SPOT-5影像直方圖中的峰值點(diǎn)與谷值點(diǎn),通過(guò)將參考像元值與其鄰接的局部區(qū)域進(jìn)行比較,確定出直方圖分割閾值。
　　(4)本文利用VisualC++與開(kāi)源庫(kù)GDAL構(gòu)造了一種遙感圖像直方圖閾值分割算法,該算法根據(jù)直方圖閾值對(duì)圖像像素進(jìn)行分類來(lái)實(shí)現(xiàn)圖像分割。利用該算法對(duì)呈現(xiàn)雙峰直方圖形狀的SPOT-5影像進(jìn)行了實(shí)驗(yàn),提取了圖像中

5、的水體信息,精度為92.31％。結(jié)合數(shù)字篩消除二值圖像斑點(diǎn)方法對(duì)閾值法水體提取圖進(jìn)行分割后處理后,提取精度達(dá)到94.5%,較直方圖閾值法分割提高了約2.2個(gè)百分點(diǎn)。
　　(5)本文采用了如二值化分割、半閾值分割及分水嶺算法進(jìn)行了分割對(duì)比,并在VC++平臺(tái)下進(jìn)行了實(shí)現(xiàn)。此外,還參考了最大似然法和馬氏距離法的分割結(jié)果,水體提取精度依次為86.67%、73.33%、85.25%、90.91%、84.88%。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本文構(gòu)建的直方圖