[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

本發明涉及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。首先提取遙感圖像中的直線段特征，然后利用直線段提取結果提取直角結構，并組織直角結構組成矩形結構元素；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，采用矩形彈性輪廓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。進一步還包括預處理和后處理步驟。本發明解決了傳統方法中直線段提取結果不好、魯棒性不足和搜索策略欠佳的問題，操作簡單、運算速度快，能夠高效準確地提取遙感圖像中不同顏色、不同材質、不同尺寸的矩形建筑物。

技術領域

本發明屬于遙感圖像目標識別技術領域，具體涉及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。

背景技術

高分辨率遙感圖像是基礎地理數據庫的重要信息源，建筑物作為其中一類重要的人工地物目標，實現其自動提取具有重要意義。由于建筑物屋頂材質多種多樣，在遙感圖像中表現出的光譜特征千差萬別，采用基于光譜的遙感圖像分類提取方法難以獲得理想的效果。而絕大多數建筑物具有形狀規則、邊緣為直線、存在直角拐點等特有的幾何特征，因此，幾何特征是建筑物提取的主要依據。目前，國內外學者已經提出了多種應用幾何特征進行建筑物提取的方法：

陶文兵等（2003）采用幾何結構元分析的方法，在提取遙感圖像中的直線段后，搜索能構成矩形的基本結構元素，并對結構元素進行合并與重建，自動從航空城區圖像中提取矩形建筑物[陶文兵,田巖,張鈞,等.航空圖像矩形建筑物自動提取方法研究[J].宇航學報,2003,24(4):341-347.]。Cui等（2012）提出了一種綜合建筑物的幾何特征和灰度特征進行建筑物提取的算法。該方法根據建筑物的空間分布特點和Hough變換特性，在Hough變換域篩選邊緣線段，提取出潛在的目標邊緣線段，再根據屋頂的灰度特征，最終準確地提取出建筑物[Cui S,Yan Q,Reinartz P.Complex building description and extractionbased on Hough transformation and cycle detection[J].Remote Sensing Letters,2012,3(2):151-159.]。M.Izadi and P.Saeedi（2012）通過Burns算法檢測圖像中直線特征，根據幾何結構特征對直線段進行多邊形編組連接提取建筑屋頂，并利用陰影輔助重建三維建筑模型[M.Izadi and P.Saeedi,Three-Dimensional Polygonal Building ModelEstimation From Single Satellite Images[J],Geoscience and Remote Sensing,IEEETransactions on,2012,50:2254-2272.]。

經過分析發現，現有的算法都是在直線段提取的基礎上，通過知覺編組的策略組合出候選區域，再利用先驗知識判別所提取區域是否為建筑物。但這些方法都存在一定的局限性，主要表現在：①直線段提取效果欠佳，傳統的直線段提取算法不僅計算復雜度高，而且在復雜地表環境下，應用效果較差；②算法魯棒性不足，傳統方法是直接對直線段進行編組，容易受到噪聲干擾，在場景復雜的遙感圖像中，編組結果不理想；③矩形搜索策略不完善，傳統方法往往直接拋棄最終未能組成完整矩形的L型、U型結構，這將導致遺漏部分建筑物目標。

發明內容

本發明提供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，目的是克服現有方法存在的不足，實現高效準確地提取矩形建筑物。

為了解決上述技術問題，本發明提出的技術方案如下：

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，將空間中相鄰的、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；