[發明專利]基于圖像識別的城市屋頂綠化面積計算方法及系統

有效

• 申請號: 201310722221.5
• 申請日: 2013-12-24
• 公開（公告）號: CN103699903B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 石璕;陳寶權;黃惠;張晶;任甲成
• 申請（專利權）人: 中國科學院深圳先進技術研究院
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G06K9/60
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙)44316
• 代理人: 沈祖鋒,郝明琴

【技術領域】

本發明涉及城市屋頂綠化面積普查技術，具體涉及一種基于圖像識別的城市屋頂綠化面積計算方法及系統。

【背景技術】

城市綠地是城市的主要自然因素，其中的綠色植物是氧氣的唯一源泉，相當于自然調節器，具有負反饋作用，它通過一系列的生態效應，對污染物起凈化作用，綜合調節城市環境，通過各種反饋調節效應，使城市環境質量達到潔凈、舒適、優美、安全的要求。隨著城市建設的飛速發展，城市環境日趨惡化，城市綠地作為城市環境的調節器，也受到普遍關注，如何在有限的城市空間內擴大綠化面積，成為亟待解決的問題。

被稱為“建筑第五立面”的屋頂，在城市綠化中還沒有得到最夠的重視，屋頂綠化是指在各類建筑物、構筑物、城圍、橋梁等的屋頂、露臺、天臺、陽臺或大型人工假山山體上進行造園，種植各種綠色植物。屋頂綠化對于增加城市綠地面積，改善日趨惡化的城市生活環境；改善城市高樓大廈林立，改善眾多道路的硬質鋪裝而取代的自然土地和植物的現狀；改善過度砍伐自然森林，各種廢氣污染而形成的城市熱島效應，沙塵暴等對人類的危害；開拓人類綠化空間，建造田園城市，改善人民的居住條件，提高生活質量，以及對美化城市環境，改善生態效應有著極其重要的意義。因此，城市屋頂綠化的調查、評價和監測成為城市管理的一項重要內容。

現有技術中，城市綠地的調查一般采用遙感技術，由于城市屋頂綠化分布在各個建筑的屋頂，由于建筑的高度不同，建筑在各個區域內的密度不同，城市屋頂綠化具有空間結構微小性、破碎性、動態性等特點，與一般的城市綠化調查相比，對遙感調查的數據的分辨率要求更高。如果采用人工方式進行普查，只能根據建筑的屋頂面積來進行推算或用工具實地測量，工作量較大。

【發明內容】

本發明的目的在于提供一種基于圖像識別的城市屋頂綠化面積計算方法及系統，解決在城市屋頂綠化調查中人工方式工作量大，遙感技術分辨率低的技術問題。

本發明的目的可通過以下的技術措施來實現：

一種基于圖像識別的城市屋頂綠化面積計算方法，包括如下步驟：

步驟1：對城市屋頂進行空中拍攝，采集屋頂綠化圖像；

步驟2：從所述圖像中提取特征參數，根據特征參數對所述圖像進行分類，根據分類結果計算圖像的綠化面積。

優選地，所述方法將屋頂綠化圖像分類為草坪式、組合式、花園式三類。

優選地，所述步驟2具體包括：

步驟a：對屋頂綠化圖像進行采樣，提取采樣點的局部特征；

步驟b：根據樣本的類別屬性，用SVM分類器、KNN分類器、Random?Forest分類器或Bayesian分類器進行不同類型樣本的分類器訓練，分別得到草坪式、組合式、花園式屋頂綠化圖像的分類器；

步驟c：分別用草坪式、組合式、花園式屋頂綠化圖像的分類器對所述屋頂綠化圖像進行判別，對比不同類型綠化圖像的分類器的判別結果，選取分類器輸出分數最大的類別作為所述屋頂綠化圖像的分類結果；

步驟d：將所述屋頂綠化圖像的局部特征輸入預先構建的所屬類別的計算器，輸出所述屋頂綠化圖像的綠化面積。

優選地，所述采樣點的局部特征為像素塊值、SIFT特征、LBP特征或HOG特征。

優選地，在所述步驟1之后還包括如下步驟：

對采集的屋頂綠化圖像進行預處理。

優選地，所述對采集的屋頂綠化圖像進行預處理的具體步驟為：

對所述屋頂綠化圖像進行濾波處理；

將所述屋頂綠化圖像綠化區域進行分割；

對分割出的綠化區域圖像進行增強。

優選地，所述步驟1之后、預處理步驟之前還包括如下步驟：

根據不同分辨率對所述屋頂綠化圖像進行分塊，并將各分塊圖像的區域共存特征進行集成。

本發明還提供了一種基于圖像識別的城市屋頂綠化面積計算系統，包括：

圖像采集模塊，用于空中拍攝屋頂采集屋頂綠化圖像；

分類模塊，用于將所述屋頂綠化圖像進行分類，分類類別為草坪式、組合式、花園式三類；

計算模塊，用于根據所述屋頂綠化圖像的類別計算所述屋頂綠化圖像的綠化面積。

優選地，所述分類模塊包括：

采樣單元，用于對輸入的屋頂綠化圖像提取采樣點；

特征提取單元，用于獲得屋頂綠化圖像采樣點的局部特征；