海面溢油区域图像探测方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110097562A(43)申请公布日2019.08.06(21)申请号201910416667.2(22)申请日2019.05.20(71)申请人哈尔滨工业大学（威海）地址264209山东省威海市文化西路2号哈尔滨工业大学（威海）(72)发明人王好贤李尊琦周志权(51)Int.Cl.G06T7/12(2017.01)G06T7/181(2017.01)权利要求书2页说明书4页附图3页(54)发明名称海面溢油区域图像探测方法(57)摘要本发明涉及海面溢油区域图像探测方法。本发明的目的是通过选取适当的波段对自定义的NDOI的值进行计算，并将得到的各坐标处NDOI的值看作灰度值来得到一幅灰度图像，然后通过图像处理的方法来突出海面溢油区的轮廓，说明书摘要附图中图1为发明的具体实现流程图。CN110097562ACN110097562A权利要求书1/2页1.海面溢油区域图像探测方法，其特征在于如下步骤：第一步：下载MODIS数据，使用ENVI软件对读入的数据进行处理，通过以下步骤实现：(a)使用ENVI软件读入MODIS遥感数据，并分别将第1、4、3波段的数据对应为RGB模型中的R、G和B分量的值，进而得到遥感图像IRGB；(b)根据各区域是否有溢油发生这一先验知识选取遥感图像IRGB中一块典型的水体区域和溢油区，得到各波段水体反射率的平均值Rsea和油区反射率的平均值Roil，并通过式(1)计算各波段的C值；(c)将MODIS遥感数据转化为TIFF格式以便下一步的处理；第二步：使用MATLAB读入TIFF文件,将包含数据内容的三维矩阵记为M；第三步：通过式(2)计算坐标(x,y)处NDOI的值NDOI(x,y)，其中和分别为使式(1)中C的值最大和最小的波段所对应的反射率在坐标(x,y)处的取值，然后将得到的各坐标处NDOI的取值构成一个double类型的矩阵ΙNDOI；本步操作可以通过MATLAB中的ΙNDOI＝(M(:,:,NCmax)-M(:,:,NCmin))./(M(:,:,NCmax)+M(:,:,NCmin))语句来实现，其中NCmax和NCmin分别为使式(1)中C的值最大和最小的波段在三维矩阵M中坐标第三个分量的取值；第四步：将矩阵ΙNDOI中各元素的取值视为归一化后的灰度值，得到图像I0；第五步：采用式(3)对图像I0进行灰度拉伸，得到图像IS，其中I0(x,y)和IS(x,y)分别为图像I0和IS在坐标(x,y)处的取值，a和b分别为图像I0中灰度的最小值和最大值；第六步：将图像IS进行模糊化，通过以下步骤实现：(a)利用MATLAB中的G＝fspecial('gaussian',[33],5)语句构造一个大小为3×3，标准差为5的高斯模板G；(b)将图像IS与高斯模板G进行卷积，得到的模糊后的图像IB；第七步：以阈值0.036对图像IB进行Roberts算子检测，将得到的图像记为IR,本步操作可以通过MATLAB中的IR＝edge(IB,'roberts',0.036)语句来实现；第八步：对溢油区域进行提取，通过以下步骤实现：(a)对图像IR进行二值化处理，将图像IR中小于0.5的值置为0，其余值置为1，这样就可以得到一幅二值图像，记为Ib；(b)通过MATLAB中的SE＝strel('disk',8)语句构造半径为8的圆形结构元素SE，然后采用结构元素SE对图像Ib进行闭操作，得到图像Ic，该操作可以通过MATLAB中的Ic＝2CN110097562A权利要求书2/2页imclose(Ib，SE)语句来实现；(c)通过MATLAB中的Iclose＝imfill(Ic,'holes')语句对图像Ic进行孔洞填充，得到图像Iclose；第九步：提取溢油区域的轮廓，通过以下步骤实现：(a)将图像Iclose与图像Iclose1进行差分，得到图像Idifference,其中Iclose1为已知无溢油时相同海域数据经前八步处理后得到的图像；(b)获取图像Idifference中的最大连通分量，并提取该连通区域的轮廓，该轮廓即为溢油区轮廓。3CN110097562A说明书1/4页海面溢油区域图像探测方法技术领域：[0001]本发明属于图像处理领域，具体地说是通过选择适当的波段并进行相应的处理来将遥感数据转化成灰度图像，然后对灰度图像进行处理进而得到溢油区的轮廓。背景技术：[0002]溢油污染是严重的海洋环境灾害之一，溢油灾害一旦发生就会直接危害海洋生态环境，给沿岸的社会经济和人类的身体健康带来直接的影响。海洋石油污染有多种途径,既有天然来源如海底油气藏烃渗漏和沉积岩石的侵蚀，也有沿岸工业污水和生活废水的排放、海洋倾废,更有海上石油运输和生产所