基于最小外接矩形窗河道分段模型的SAR图像河道提取方法.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(10)申请公布号CNCN103761522103761522A(43)申请公布日2014.04.30(21)申请号201310738152.7(22)申请日2013.12.27(71)申请人河海大学地址210098江苏省南京市西康路1号(72)发明人朱贺李臣明高红民张丽丽(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人李玉平(51)Int.Cl.G06K9/46(2006.01)G06K9/34(2006.01)权权利要求书2页利要求书2页说明书5页说明书5页附图3页附图3页(54)发明名称基于最小外接矩形窗河道分段模型的SAR图像河道提取方法(57)摘要本发明公开一种基于最小外接矩形窗河道分段模型的SAR图像河道提取方法，首先，对原始SAR图像采用直方图均值化的方法拉伸灰度对比度。然后，将河道分成离散且较为均匀的直线条带状区域，采用最小外接矩形窗紧致包络河道的每个分段区域，并通过矩形窗的组合实现对复杂河道轮廓形态的近似。在此基础上，将河道模型转换生成的图模型中用于判断区域边界置信度的阈值函数，优化分割结果使其更加适用于河道提取任务。最后，根据对河道轮廓的先验经验，考虑矩形窗长宽比也兼顾矩形窗间连通性的河道区域识别方法，实现对河道区域的有效识别。本发明能够稳定可靠的用于SAR图像河道提取，尤其适用于复杂背景下或河道轮廓极端复杂情况下的河道提取。CN103761522ACN1037652ACN103761522A权利要求书1/2页1.一种基于最小外接矩形窗河道分段模型的SAR图像河道提取方法，其特征在于：首先，采用对SAR图像进行预处理，拉伸图像的灰度对比度；随后，对河道轮廓形态进行建模，河道分段，将河道分成离散的直线条带状区域，采用最小外接矩形窗紧致包络每段河道区域，通过矩形窗的组合拼接，实现对河道区域的描述；随后，将分段河道模型形式化转换成基于图论的图像分割规则，使得不同的图像分割区域均对应于一个紧致的最小外接矩形窗；最后，根据先验知识对图像中每个分割得到区域的最小外接矩形窗的形态进行识别并考虑矩形窗间的连通性对河道区域进行识别，对识别出的河道区域进行拼接，重构出完整的河道区域。2.如权利要求1所述的基于最小外接矩形窗河道分段模型的SAR图像河道提取方法，其特征在于：考虑矩形窗间连通性的河道区域识别方法，即矩形窗间必须是相互连通的才能为河道区域，否则判断为背景区域。3.如权利要求1所述的基于最小外接矩形窗河道分段模型的SAR图像河道提取方法，其特征在于：采用高斯滤波或灰度直方图均值化的方法对SAR图像进行预处理，拉伸图像的灰度对比度。4.如权利要求1所述的基于最小外接矩形窗河道分段模型的SAR图像河道提取方法，其特征在于：采用最小外接矩形窗紧致包络每段河道区域的过程中，定义占空比参数λ(Ci)λ(Ci)＝|Ci|/|Ri|（1）其中|Ci|为所分割出图像区域像素数，|Ri|为该区域最小外接矩形所包络的像素数；最小外接矩形窗对其所包络区域轮廓描述的准确性同占空比参数值的排列保持一致；在保证最小邻接矩形窗的占空比的大于一定阈值的前提下，建立河道轮廓模型为其分段矩形窗的组合：5.如权利要求1所述的基于最小外接矩形窗河道分段模型的SAR图像河道提取方法，其特征在于：在基于图论的图像分割方法中，将图像映射为带权无向图G＝(V,E)的形式，其中vi∈V为图的顶点集合，在图像分割中对应于图像中的每个像素；(vi,vj)∈E为图的边界连接临接的顶点；在图中每个边界(vi,vj)∈E均对应着一个连接权重w((vi,vj))，该权重为非负值，对应着顶点vi和vj的相似性，对于图像分割，该相似性通常由像素点间的差异计算得到；属于同个区域的顶点间的连接权重w((vi,vj))应小于不同区域间顶点间的连接权重；将一个区域内的差异定义为该区域顶点最小生成树MST(C,E)的最大权重：而不同区域间C1,的差异为连接两个区域顶点的最小权重：两个区域间是否存在边界的阈值MInt(C1,C2)可定义为两个临近区域内部权重Int(C)和调制参数η(C)之和的最小值：2CN103761522A权利要求书2/2页MInt(C1,C2)＝min(Int(C1)+η(C1),Int(C2)+η(C2))（6）其中，η(C)＝k/|C|其中|C|为区域中的像素数，k为预设的调制幅度；由于采用最小外接矩形窗对河道建模，分割得到的图像区域能够被的最小外接矩形窗紧致包络；因此，在区域合并时，不仅需要考虑相邻区域间的差异，也要考虑合并后所对应最小外接矩形窗的对该区域的占空比；即合并区域的占空比大于阈值：λ(Ci,Cj)≥β(λ(Ci)+λ(Cj))（7）其中，λ(Ci,Cj)为区域C