基于像素优化的海冰冰块分水岭分割方法技术

一种基于基于像素优化的分水岭算法，可有效对海冰冰块识别，并计算海冰尺寸分布，属于图像处理及自动化检测技术领域。在处理的过程中首先利用经纬度对海冰卫星图像的实际尺寸进行标定及灰度图像转化；用分水岭法对海冰冰块进行边界的分割。对分割以后的海冰和海水图像进行二值化处理，通过灰度平均值、最大值、方差等像素总体特性来区分海水和海冰；然后，用腐蚀‑膨胀方法对分割结果进行分割边界优化，去掉无效分割，将复制图像优化的分割结果与原始图像相叠加；最后，计算出等效直径及其分布区间，由此拟合得到海冰尺寸概率密度分布函数。本发明专利技术通过像素优化分水岭分割海冰方法，有效解决了高清卫星图像中海冰和海水较难区分和统计海冰尺寸分布的技术难题。

【技术实现步骤摘要】
基于像素优化的海冰冰块分水岭分割方法
本专利技术属于图像处理及自动化检测
，涉及一种基于像素优化的海冰冰块分水岭分割方法，可服务于海上交通运输和海上资源开采等领域。
技术介绍
渤海和黄海北部是我国主要的结冰海区。渤海位于北半球中纬度地区(37°07′～41°0′N；117°35′～121°10′E)，环抱于山东、河北、天津和辽宁三省一市之间，为半封闭的内海。渤海南北长560km，东西宽300km，海区面积约78000km2，平均水深18m，最大水深78m。黄海北部指老铁山水道以东鸭绿江口以西的辽东半岛近岸海域。渤海冬季每年均会出现海冰，每年冰情差别较大，对海上生产活动构成威胁，冰情严重时酿成严重的灾害。近年来，随着环渤海经济迅速发展，结冰海区已经陆续建立许多石油平台和港口，海洋油气开发、船舶航运和海洋渔业等生产日益活跃，海冰对海上经济活动影响不容忽视。海冰灾害发生时会封锁航道和港口，破坏海港设施；流冰的切割、碰撞和挟持，将严重威胁舰船航行的安全。海冰的尺寸分布是一个可以影响到海冰热力学和动力学过程的重要状态参数，海冰受到外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于像素优化的海冰冰块分水岭分割方法，其特征在于，包括以下步骤：/n第一步，首先加载高清卫星图像，利用经纬度对海冰及海水卫星图像的实际尺寸进行标定，获得每个像素代表的实际面积；并将原始图像转化为灰度图像；/n第二步，利用分水岭法对海冰冰块之间以及海冰与海水交界进行识别和分割；/n2.1)对原始图像中感兴趣的区域进行框选并复制得到复制图像，接下来仅对复制的图像进行处理；/n2.2)通过基于一阶导数的滤波器Sobel方法检测图像水平边缘区域和垂直边缘区域，分别对横向纵向进行差分运算，得到图像两个方向的梯度值；/n2.3)低通滤波器以一个二维正太分布作为卷积模板，通过正态分布的形式对整个图像...

【技术特征摘要】
1.一种基于像素优化的海冰冰块分水岭分割方法，其特征在于，包括以下步骤：
第一步，首先加载高清卫星图像，利用经纬度对海冰及海水卫星图像的实际尺寸进行标定，获得每个像素代表的实际面积；并将原始图像转化为灰度图像；
第二步，利用分水岭法对海冰冰块之间以及海冰与海水交界进行识别和分割；
2.1)对原始图像中感兴趣的区域进行框选并复制得到复制图像，接下来仅对复制的图像进行处理；
2.2)通过基于一阶导数的滤波器Sobel方法检测图像水平边缘区域和垂直边缘区域，分别对横向纵向进行差分运算，得到图像两个方向的梯度值；
2.3)低通滤波器以一个二维正太分布作为卷积模板，通过正态分布的形式对整个图像像素进行等权平均，以达到图像变模糊的效果，从而抑制细节信息，凸显更大尺度的块面信息；
2.4)将图像所有灰度值扩大，增大灰度范围，从而在图像上可以获得粗略的独立海冰冰块边界和海冰与海水的边界；此时不区分海冰与海水，每一个梯度变化较大的灰度线围成一定的范围的封闭区域作为局部灰度区域；
2.5)根据局部灰度区域计算该区域像素最小值，局部最小值定义为在灰度相近的连通像素集合中，即在局部灰度区域，其灰度值严格小于该集合的直接邻域内所有像素的灰度值；
2.6)在不同的灰度区域内，以像素最小值为起点，采用自下而上的泛洪的算法识别两个局部区域灰度的交界，获取较为精确分割界线；
第三步，对精确分割以后的海冰和海水图像进行二值化处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：卫志军，王安良，季顺迎，陈晓东，杜祥璞，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁;21