[發明專利]一種基于高分辨率遙感圖像的矩形建筑物提取方法及系統

有效

• 申請號: 201410093123.4
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN104915672B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 秦其明;劉明超;王俊;葉昕
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G06K9/54
• 分類號: G06K9/54
• 代理公司: 北京君尚知識產權代理事務所(普通合伙) 11200
• 代理人: 余長江

1.一種基于高分辨率遙感圖像的矩形建筑物提取方法，其步驟包括：

1)提取高分辨率遙感圖像中的直線段特征，然后根據直線段間的空間關系，將圖像中相鄰的、角度近似的直線段擬合成新的直線段；

2)利用直線段提取結果提取直角結構，然后組織直角結構組成矩形結構元素；

3)對于未能組合出完整矩形結構的孤立直角結構以及U型結構，利用圖像梯度信息補充未提取的邊界，得到建筑物的矩形結構提取結果。

2.如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟1)在提取所述直線段特征之前，對遙感圖像進行預處理，以平滑圖像噪聲，保持邊緣信息；步驟3)之后還包括后處理步驟：剔除部分虛假矩形建筑物目標，合并同一屋頂上重疊的多個矩形。

3.如權利要求2所述的方法，其特征在于，采用雙邊濾波器進行所述預處理。

4.如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟1)利用LSD直線段提取算法提取圖像中的直線段特征。

5.如權利要求1所述的方法，其特征在于：步驟2)首先根據空間關系將直線段組成直角結構，然后以直角結構為基礎進一步組合，將兩個直角結構組成U型結構，再將兩個U型結構或一個U型結構和一個直角結構組成矩形結構元素，具體包括下述子步驟：

2-1)直角結構提取：根據線段間的空間關系，利用距離和夾角閾值搜索出所有可能形成直角的線段對；然后在交點處打斷T字型和十字型組合的線段，再根據打斷后線段長度進行抑制，忽略短線段，生成相應的直角結構元素；

2-2)U型結構提取：U型結構由兩個直角結構組成，是組成矩形的中間結構元素，遍歷每一個直角結構元素，在其鄰域內根據如下準則逐步篩選最合適的直角結構元素，與之合并形成U型結構：

a.兩個結構元素間距離小于閾值，且有一條公共邊，所述公共邊是指相鄰兩個結構元素中的各一條邊，它們之間的夾角小于閾值且距離小于閾值，

b.直角開口方向不相同，

c.在當前直角結構L兩條邊所包圍的象限內，

d.滿足以上條件且兩直角結構直角頂點距離最近；

合并兩個最佳匹配直角結構生成U型結構：保留非公共邊，作為U型的兩個側邊；將兩個直角頂點連接作為U型的底邊；

2-3)矩形結構提取：得到U型結構后，進一步與其他U型結構或直角結構元素進行合并，組成矩形結構，合并兩個U型結構的方法是遍歷每個U型結構，在其鄰近空間內按如下規則搜索能與之合并的最佳U型結構元素：

a.兩個結構元素間距離小于閾值，且兩條側邊都是公共邊，

b.兩個U型開口方向相反，

c.另一個U型的底邊在當前U型底邊的開口方向的一側，

d.滿足以上條件，且與當前U型結構底邊距離最近；

合并兩個最佳匹配的U型結構：將兩個U型的四個直角頂點作為矩形的四個頂點，對未能找到匹配U型的U型結構，在其鄰近空間內按如下規則搜索能與之合并的最佳直角結構：

a.兩個結構元素間距離小于閾值，且有一條公共邊，

b.共線邊不為U型結構底邊，

c.直角結構與U型結構除公共邊頂點外的其他頂點在公共邊的同一側，

d.直角結構的公共邊延伸方向與U型結構的公共邊延伸方向相反，

e.滿足以上條件，且直角頂點與U型底邊距離最近；

合并當前U型結構與最佳匹配的直角結構，U型兩個底角與直角結構直角頂點組成矩形的三個頂點，第四個頂點是U型的不屬于公共邊的側邊與直角中不屬于公共邊的直角邊的交點。

6.如權利要求5所述的方法，其特征在于：步驟2-1)提取直角結構時，對于包含直角特征的建筑物陰影，將陰影構成的虛假直角結構刪除，以減少陰影對矩形建筑提取的干擾；為檢測直角結構是否為陰影的輪廓，在直角結構內側為每條直角邊建立一個固定寬度的緩沖區，通過緩沖區內包含的像素灰度值判別該直角元素是否為陰影輪廓。