(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210178701.9 (22)申请日 2022.02.25 (71)申请人 武汉大学 地址 430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山 武汉大学 (72)发明人 周春霞　李明慈　刘勇　陈晓丽　 (74)专利代理 机构 武汉科皓知识产权代理事务 所(特殊普通 合伙) 42222 专利代理师 严彦 (51)Int.Cl. G06V 20/10(2022.01) G06K 9/62(2022.01) G06V 10/44(2022.01) G06V 10/75(2022.01) (54)发明名称 一种适用于SAR和光学影像的高效海冰运动 提取方法及系统 (57)摘要 本发明提供一种适用于SAR和光学影像的高 效海冰运动提取方法及系统， 进行影像预处理， 包括将SAR影像的后向散射系数转换为灰度影 像， 对光学影像各通道进行加权平均获得单通道 灰度影像； 利用改进ORB算法分别对两幅影像进 行特征点提取； 采用基于地理网格的匹配方法， 对两幅影像的特征点进行匹配， 计算初始海冰运 动矢量， 按照指定空间分辨率规则地内插海冰运 动矢量； 针对内插所得海冰运动矢量和真实存在 的偏差， 按照最大互相关进行精化； 采用局部一 致性滤波对精 化后的海冰运动矢量场进行滤波， 获得海冰运动提取结果。 本发明克服了以往海冰 运动提取仅能利用单一数据源的缺陷， 充分利用 了影像的地理位置信息， 提升了海冰运动提取的 效率。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 114612773 A 2022.06.10 CN 114612773 A 1.一种适用于SAR和光学影 像的高效海 冰运动提取 方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1， 影像预处理， 包括将SAR影像的后向散射系数通过线性拉伸， 转换为灰度影像， 对光学影 像各通道像素值进行加权平均获得 单通道灰度影 像； 步骤2， 读入两幅预处理之后的影像， 两幅影像具有重叠区域， 且获取时间小于预设的 时间段， 利用改进ORB算法分别对两幅影像进行特征点提取， 实现方式为， 构建影像金字塔， 确定每层影像需要提取 的特征点数量， 对每层影像进行规则格网划分， 对每层影像每个格 网内的影像块采用加速 分段检测特征点提取方式进行特征点提取， 再采用四叉树 非极大抑 制方法均匀选取每层影 像指定数量的特 征点； 步骤3， 采用基于地理网格的匹配方法， 对两幅影像的特征点进行匹配； 所述基于地理 网格的匹配方法， 实现方式为按照地理网格对影像上 的特征点进行分组， 计算每个特征点 所在网格的行列号， 将行列号相同的特征点分为一组； 按照海冰的最大漂移速度计算匹配 半径， 对两幅影 像特征点进行匹配； 步骤4， 根据匹配点对的位置以及两幅影 像的时间差， 计算初始海 冰运动矢量； 步骤5， 根据初始海 冰运动矢量， 按照指定空间分辨 率规则地内插 海冰运动矢量； 步骤6， 针对内插所得海冰运动矢量和真实的海冰运动矢量存在的偏差， 按照最大互相 关方法进行精化； 步骤7， 采用局部一致性滤波对精化后的海冰运动矢量场进行滤波， 剔除错误的海冰运 动矢量， 获得海 冰运动提取 结果。 2.根据权利要求1所述的一种适用于SAR和光学影像的高效海冰运动提取方法， 其特征 在于： 步骤2中采用改进ORB算法进行特征点提取时， 每层影像每个格网内的影像块采用加 速分段检测特征点提取方法进 行特征点提取， 包括首先采用较大阈值对格网内影像块进 行 特征点提取， 如果没有提取到特 征点则采用较小的阈值重新 提取特征点。 3.根据权利要求1所述的一种适用于SAR和光学影像的高效海冰运动提取方法， 其特征 在于： 步骤3中采用基于地理网格的特征点匹配方法中， 按照海冰的最大漂移速度计算匹配 半径实现如下， 其中， smax为海冰的最大漂移速度， dt为两影像之间的时间间隔， gsd为地理网格分辨率， ceil为向上取整函数。 4.根据权利要求1或2或3所述的一种适用于SAR和光学影像的高效海冰运动提取方法， 其特征在于： 步骤7中采用局部一致性滤波方法对海冰运动矢量场进 行滤波； 局部一致性滤 波考虑了运动矢量和周围运动矢量之间的差异性， 对差异性大小进行判断， 剔除差异性较 大的运动矢量； 通过对光学影像提取 的海冰运动场进行滤波测试， 局部一致性滤波取得了 较好的效果。 5.一种适用于SAR和光学影像的高效海冰运动提取系统， 其特征在于： 用于实现如权利 要求1‑4任一项所述的一种适用于SAR和光学影 像的高效海 冰运动提取 方法。 6.根据权利要求5所述适用于SAR和光学影像的高效海冰运动提取系统， 其特征在于： 包括以下模块， 第一模块， 用于影像预处理， 包括将SAR影像的后向散射系数通过线性拉伸， 转换为灰权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114612773 A 2度影像， 对光学影 像各通道像素值进行加权平均获得 单通道灰度影 像； 第二模块， 用于读入两幅预处理之后的影像， 两幅影像具有重叠区域， 且获取时间小于 预设的时间段， 利用改进ORB算法分别对两 幅影像进行特征点提取， 实现方式为， 构建影像 金字塔， 确定每层影像需要提取的特征点数量， 对每层影像进 行规则格网划分， 对每层影像 每个格网内的影像块采用加速 分段检测特征点提取方式进 行特征点提取， 再采用四叉树 非 极大抑制方法均匀选取每层影 像指定数量的特 征点； 第三模块， 用于采用基于地理网格的匹配方法， 对两幅影像的特征点进行匹配； 所述基 于地理网格的匹配方法， 实现方式为按照地理网格对影像上 的特征点进行分组， 计算每个 特征点所在 网格的行列号， 将行列号相同的特征点分为一组； 按照海冰的最大漂移速度计 算匹配半径， 对两幅影 像特征点进行匹配； 第四模块， 用于根据匹配点对的位置以及两幅影 像的时间差， 计算初始海 冰运动矢量； 第五模块， 用于根据初始海冰运动矢量， 按照指定空间分辨率规则地内插海冰运动矢 量； 第六模块， 用于针对内插所得海冰运动矢量和真实的海冰运动矢量存在的偏差， 按照 最大互相关方法进行精化； 第七模块， 用于采用局部一致性滤波对精化后的海冰运动矢量场进行滤波， 剔除错误 的海冰运动矢量， 获得海 冰运动提取 结果。 7.根据权利要求5所述适用于SAR和光学影像的高效海冰运动提取系统， 其特征在于： 包括处理器和存储器， 存储器用于存储程序指令， 处理器用于调用存储器中的存储指令执 行如权利要求1 ‑4任一项所述的一种适用于SAR和光学影 像的高效海 冰运动提取 方法。 8.根据权利要求5所述适用于SAR和光学影像的高效海冰运动提取系统， 其特征在于： 包括可读存储介质， 所述可读存储介质上存储有计算机程序， 所述计算机程序执行时， 实现 如权利要求1 ‑4任一项所述的一种适用于SAR和光学影 像的高效海 冰运动提取 方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114612773 A 3