[發(fā)明專利]遙感影像分割水體多邊形輪廓概括方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510765779.0
• 申請日: 2015-11-12
• 公開（公告）號: CN105447849A
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉建華;杜明義;溫源;姚遠;馮亞飛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種遙感影像分割水體多邊形輪廓概括方法。

背景技術(shù)

伴隨著遙感影像空間分辨率的顯著提高，從這些高空間分辨率遙感影像(IKONOS，Quickbird，WorldView，GeoEye，等)中提取目標(biāo)地物已成為可能。圖像分割作為基于對象的遙感影像分析核心技術(shù)已受到廣泛關(guān)注，目前集成到eCognition軟件的多尺度分割方法是該領(lǐng)域的代表性究成果，為基于遙感影像的GIS數(shù)據(jù)工程化采集提供了一種全新的作業(yè)模式。一般通過圖像分割技術(shù)生成的多邊形輪廓呈現(xiàn)出鋸齒狀并含有大量的冗余點(見圖1，邊緣線條)，不符合地理信息系統(tǒng)(GIS)的數(shù)據(jù)需求及生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)，必須通過輪廓概括優(yōu)化方法給予消除。

由于高空間分辨率遙感影像數(shù)據(jù)自身的復(fù)雜性，對于輪廓概括方法一般很難建立全局性的參數(shù)模型來引導(dǎo)參數(shù)設(shè)置以實現(xiàn)對各個多邊形逐個進行優(yōu)化。通常輪廓優(yōu)化的參數(shù)選擇依賴于操作者經(jīng)驗或隨機性嘗試，即依靠試錯法來進行。此外，一組固定的輪廓優(yōu)化參數(shù)通常對應(yīng)于整個多邊形數(shù)據(jù)集，并沒有考慮到數(shù)據(jù)集中每個多邊形幾何形狀特征的差異性。

一般情況下，多邊形輪廓概括優(yōu)化算法可分為以下三種類型：

(1)距離約束類方法：如Douglas-Peucker法和徑向距離法。這類方法具有高執(zhí)行效率的優(yōu)勢，相比于其他方法可以很方便地應(yīng)用到實際工程。

(2)角度約束類方法：如角度預(yù)測函數(shù)法，它使用角度作為限制條件壓縮冗余節(jié)點，并已經(jīng)成功的應(yīng)用于地圖等高線數(shù)據(jù)的概括。角度計算一般會使算法的計算量顯著增加，在實際工程應(yīng)用中需要加以改進。

(3)面積約束類方法：如Visvalingam最小面積誤差發(fā)法，它在最小化面積誤差的前提下，以消除對應(yīng)于最小有效區(qū)域的點來實現(xiàn)多邊形概括。面積計算一般會使算法的計算量顯著增加，在工程應(yīng)用中亦需加以改進。

上述三大類方法應(yīng)用于基于對象高空間分辨率遙感影像分割輪廓概括時，均存在一定的局限性。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種遙感影像分割水體多邊形輪廓概括方法，解決遙感影像分割水體多邊形鋸齒狀輪廓和大量冗余點的概括優(yōu)化問題。

為達到上述目的，本發(fā)明所述一種遙感影像分割水體多邊形輪廓概括方法，其步驟包括：

通過遙感影像數(shù)據(jù)分割獲取整幅圖像的初步分割結(jié)果，利用水體指數(shù)對分割獲取的物理影像基元進行目標(biāo)識別，獲得初始分割水體多邊形鏈表數(shù)據(jù)集；

統(tǒng)計數(shù)據(jù)集包含水體多邊形的數(shù)目N，將水體多邊形以鏈表形式保存；

對初始分割水體多邊形集合中的每一個多邊形逐一進行概括處理；

將概括處理完的水體多邊形輪廓鏈表集合輸出保存。

優(yōu)選地，對初始分割水體多邊形集合中的每一個多邊形逐一進行概括處理的步驟包括：

確定一待概括多邊形幾何中心點，得到距中心點最遠的第一邊緣點，以及距第一邊緣點最遠的第二邊緣點；第一邊緣點和第二邊緣點將多邊形分為第一弧段和第二弧段；選擇第一邊緣點和第二邊緣點為初始點集；

對第一弧段和第二弧段確定垂直和徑向距離閾值；

依據(jù)與垂直和徑向距離閾值的判斷獲得多邊形弧段的概括處理結(jié)果。

為了達到上述目的，本發(fā)明所述一種遙感影像分割水體多邊形輪廓概括系統(tǒng)，包括：

初步分割單元，用于通過遙感影像數(shù)據(jù)分割獲取整幅圖像的初步分割結(jié)果；

目標(biāo)識別單元，用于利用水體指數(shù)對分割獲取的物理影像基元進行目標(biāo)識別，獲得初始分割水體多邊形鏈表數(shù)據(jù)集；

基元鏈表生成存儲單元，用于統(tǒng)計數(shù)據(jù)集包含水體多邊形的數(shù)目N，將水體多邊形以鏈表形式保存；

多邊形概括單元，用于對初始分割水體多邊形集合中的每一個多邊形逐一進行概括處理；

多邊形輪廓鏈表存儲單元，用于將概括處理完的水體多邊形輪廓鏈表集合輸出保存。

本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明通過對遙感影像分割水體多邊形輪廓概括以能夠較為全面地呈現(xiàn)了水體所處的常態(tài)化識別地理環(huán)境，從而確保了實驗的真實和有效性。

附圖說明

圖1是本發(fā)明所述遙感影像分割水體多邊形輪廓概括方法的流程圖；

圖2是含有冗余節(jié)點的分割水體多邊形輪廓圖；

圖3是垂向距離d_ε和徑向距離d₁或d₂示意圖；

圖4是遙感影像分割水體多邊形概括工程實驗數(shù)據(jù)圖；

圖5是對圖4的水體分割識別檢測結(jié)果示意圖；