[發明專利]基于矢量數據的SAR影像道路損毀信息提取方法

有效

• 申請號: 201310750917.9
• 申請日: 2013-12-30
• 公開（公告）號: CN103714339B
• 公開（公告）日: 2017-01-18
• 發明（設計）人: 眭海剛;吳弦駿;劉俊怡;范一大;陳光
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46;G06T7/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙)42222
• 代理人: 嚴彥

技術領域

本發明涉及遙感影像處理技術領域，特別涉及一種矢量數據輔助下的高分辨率SAR影像道路損毀信息提取方法。

背景技術

道路是國家經濟和軍事的動脈，在軍事和民用上都有很重要的意義。當各種災害發生的時候，道路生命線就可能被阻斷，例如洪澇，滑坡，泥石流等自然災害都可能導致道路的堵塞，使得派遣救援人員和往災區運送救援物質受到極大的阻礙，給搶險救災帶來巨大的不便。在自然災害發生后，由于人工實地勘測的方式是一件耗時耗力的工作，遙感技術由于“天眼”的特點使之成為提取道路損毀極為重要的方式。

縱觀近年來各國學者對遙感影像道路損毀提取的研究，大多數學者都使用多光譜的光學影像作為數據源來進行道路損毀提取，而光學影像的快速獲取受災后惡劣天氣的影響較大，使其在搶險救災決策中受到了很大的限制。SAR由于其特殊的成像機理，能夠克服天氣和光照條件的影響，對目標區域進行全天候、全天時、大范圍的觀測，因此在災害發生之后，利用SAR影像來提取道路、找出道路損毀區域更具有優勢。盡管有不少學者研究了SAR影像道路提取的方法，但是針對SAR影像、尤其是高分辨率SAR圖像的道路損毀提取則鮮有人涉足。

發明內容

針對上述問題，本發明采用矢量數據作為輔助引導道路的損毀提取，實現了高分辨率SAR圖像的道路損毀提取。

本發明的技術方案為一種基于矢量數據的SAR影像道路損毀信息提取方法，包括以下步驟：

步驟1，根據災后的SAR影像的范圍，獲取對應區域的矢量數據，所述矢量數據包括道路矢量數據；

步驟2，將步驟1所得對應區域的矢量數據投影到SAR影像的坐標系之后，將矢量數據配準到SAR影像上；

步驟3，提取SAR影像的疑似道路損毀區，包括以下子步驟，

步驟3.1，在根據道路矢量數據建立的緩沖區中，利用道路檢測算子進行線檢測，得到道路線段基元和道路寬度信息，根據道路線段基元的檢測結果找到道路斷裂的位置，得到疑似道路損毀區；

步驟3.2，將步驟3.1所得道路寬度信息與道路矢量數據結合，得到形狀水平集分割的先驗形狀約束，利用先驗形狀約束進行水平集演化，得到道路區域的分割結果并找到道路的斷裂位置，得到疑似道路損毀區；

步驟3.3，將步驟3.1和3.2所得疑似道路損毀區融合，得到最終的疑似道路損毀區；

步驟4，建立貝葉斯網絡模型對步驟3提取出的疑似道路損毀區進行進一步判斷，提取出道路損毀信息。

而且，步驟1中，從OpenStreetMap服務器下載矢量數據。

而且，步驟1中，所述矢量數據還包括房屋輪廓矢量數據和水域輪廓矢量數據。

而且，步驟1包括如下子步驟，

步驟1.1，將SAR影像的4個角點坐標投影到矢量數據的坐標系下，設投影所得經緯度坐標分別為(X₁,Y₁)，(X₂,Y₂)，(X₃,Y₃)，(X₄,Y₄)；

步驟1.2，求取X₁,X₂,X₃,X₄的最大、最小值X_max,X_min和Y₁,Y₂,Y₃,Y₄的最大、最小值Y_max,Y_min；

步驟1.3，將(X_min,Y_max)，(X_min,Y_min)，(X_max,Y_max)，(X_max,Y_min)作為下載范圍的4個角點，獲取對應區域的矢量數據。

而且，步驟3.1中，所述道路檢測算子如下，

道路檢測算子的模板是寬度為2W、長度為L的長方形，模板的中央區域為寬度為W、長度為L的長方形，模板的左右兩側區域分別為寬度為W/2、長度為L的長方形；采用模板計算響應值Gap=min（1-avr2/avr1,1-avr2/avr3），如果計算得Gap<0，令Gap=0。

而且，步驟3.1中，利用道路檢測算子進行線檢測，得到道路線段基元和道路寬度信息，實現方式為，