[發明專利]一種面向對象的遙感影像建筑物及其陰影提取的方法

有效

• 申請號: 201310176487.4
• 申請日: 2013-05-13
• 公開（公告）號: CN103279951A
• 公開（公告）日: 2013-09-04
• 發明（設計）人: 吳浩;程志萍;徐晨晨;宋冰;崔詩雨
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T5/00
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 王守仁

技術領域

本發明涉及遙感技術地物目標信息提取領域，特別是涉及一種面向對象的遙感影像建筑物及其陰影提取的方法。

背景技術

建筑物是城市高分辨率遙感影像上的主體部分，建筑物及其陰影信息的獲取對于城市規劃、城市防災減災和城市建設中的基礎數據更新等工作具有重要的意義。遙感技術憑借其大面積同步觀測、高時效性、經濟性等特點，為建筑物及其陰影信息的提取提供了一個新的技術手段。隨著高分辨率遙感影像的廣泛應用，影像上地物目標的光譜、形狀、紋理等信息更加明顯，這為地物目標的識別提供了豐富的數據源，近年來，如何快速精確地獲取建筑物及其陰影信息一直是地物目標識別研究中的熱點和難點。

在建筑物提取方面，國內外學者已經提出了大量的模型方法和策略，主要可以分為三類：

（1）利用邊緣檢測的方法，通過一些模式識別手段，先從影像中提取出有直線特征的邊緣，再通過某些手段識別出建筑物的邊緣，這類方法對建筑物的提取有一定的效果，但是由于直線邊緣的模糊性以及其他地物類似的直線特征，如道路、廣場等，使得檢測出的建筑物存在錯分和漏分的情況。如李巍岳等采用Sobel算子對建筑物輪廓進行邊緣檢測并對檢測結果進行增強，實現建筑物的提取[李巍岳，胡志斌、朱教君、李娜、馬聰，2009.利用邊緣檢測對高分辨率影像中建筑物的提取研究，遙感技術與應用，502-506.]。

（2）利用建筑物的高度信息如DSM、LIDAR、立體像對影像等高度數據，來輔助建筑物的提取，但是這些數據往往不容易獲取，因此會受到數據源的限制。如程亮等提出了在LiDAR輔助下提取建筑物輪廓方法[程亮、龔健雅，2008.LiDAR輔助下利用超高分辨率影像提取建筑物輪廓方法，測繪學報，391-393+399.]。

（3）采用面向對象的方法來提取建筑物。這類方法首先將影像分割成對象，在此基礎上利用對象的光譜、幾何、紋理和上下文信息來對建筑物目標進行提取，識別的精度更高，且能滿足多尺度的遙感信息應用的需要。學者們也相繼提出了一些策略，但是當前發展的方法一般是針對特定區域，建筑物屋頂材料較為單一，提取過程較為繁瑣，普適性不強，且上下文關系運用的不多，效果不是很好。如吳煒等提出的結合光譜特征和形狀特征的建筑物提取方法，檢測質量只有75.5%。[吳煒,et?al.,光譜和形狀特征相結合的高分辨率遙感圖像的建筑物提取方法.武漢大學學報(信息科學版),2012(07):p.800-805.]。

對于建筑物陰影的識別，主要有兩類方法：一類是基于模型的方法，另一類是根據陰影的特性來提取目標。第一類方法一般需要先驗知識，獲取足夠的參數后通過模型計算獲得，但是這些參數的獲取比較困難，并且陰影容易和水體混淆，因而分類精度不高；第二類方法相對應用比較廣泛，它是利用陰影在紋理、灰度、邊緣等方面一致性比較好的特點來提取，并且一般不會受到投影區域的影響，效果比較好。參考文獻：[Lorenzi,L.,Melgani,F.,Mercier,G.,2012.A?Complete?Processing?Chain?for?Shadow?Detection?and?Reconstruction?in?VHR?Images.Geoscience?and?Remote?Sensing,IEEE?Transactions?on50,3440-3452.]和[趙鴻燕,王君玉,2008.城市高分辨率影像建筑物陰影研究,pp.560-561-562-563.]，在面向對象方法中，一般采用第二類方法，利用陰影的光譜特征來進行陰影提取。

以往的面向對象方法在對建筑物提取的過程中，更多地考慮其光譜和空間特征，而對其上下文特征卻較少運用，并且很少有同時提取建筑物及其陰影的方法，雖然周亞男和周小成等利用了建筑物陰影與建筑物的空間特征來提取建筑物及其陰影[周亞男,沈占鋒,駱劍承,陳秋曉,胡曉東,沈金祥,2010.陰影輔助下的面向對象城市建筑物提取.地理與地理信息科學,37-40.]和[周小成,2008.12.結合對象關系特征的高分辨率衛星影像建筑物識別方法.國土資源遙感.]，但是仍然沒有充分挖掘上下文關系的潛能，特別是各對象之間相互的空間關系，從而有效地解決建筑物及其陰影內部“空洞”現象以及獲得較為平滑的邊緣等問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是：提供一種面向對象的影像分析方法，僅利用高分辨率遙感影像的全色和多光譜波段，同時實現建筑物及其陰影的提取。