[發(fā)明專利]一種基于Gabor特征顯著性的遙感影像城市區(qū)域提取方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810414247.6
• 申請(qǐng)日: 2018-05-03
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108596139B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊羚;康一飛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 王琪

1.一種基于Gabor特征顯著性的遙感影像城市區(qū)域提取方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟1，確定Gabor濾波器參數(shù)構(gòu)造二維Gabor濾波器核函數(shù)；

步驟1中二維Gabor濾波器核函數(shù)的表達(dá)式為，

其中i為虛數(shù)單位，(x,y)為像素位置坐標(biāo)；λ為正弦函數(shù)的波長(zhǎng)；σ為高斯函數(shù)標(biāo)準(zhǔn)差；γ為高斯函數(shù)縱橫比；θ為Gabor核函數(shù)的方向；φ為正弦波的初始相位，x'＝xcosθ+ysinθ,y'＝-xsinθ+ycosθ；波長(zhǎng)、標(biāo)準(zhǔn)差、縱橫比、方向和初始相位的確定方式如下，

步驟1.1，根據(jù)遙感影像的空間分辨率，確定Gabor濾波器的尺度參數(shù)，包括波長(zhǎng)λ、標(biāo)準(zhǔn)差σ、縱橫比γ和初始相位φ，其中，Gsd為遙感影像空間分辨率，γ固定取值1，φ固定為0°；

步驟1.2，以22.5°為采樣間隔，將[0°,180°)區(qū)間劃分出8個(gè)不同的方向作為方向參數(shù)θ的取值；

步驟1.3，確定濾波器窗口大小W，進(jìn)一步包括，

步驟1.3.1，根據(jù)如下公式設(shè)置初始濾波窗口W₀：

步驟1.3.2，計(jì)算當(dāng)前二維Gabor濾波器最外圍一圈核函數(shù)值的絕對(duì)值之和S；

步驟1.3.3，若S10^-8，則以此時(shí)窗口的大小W為最終的采用值；否則，令W＝W+2，重復(fù)1.3.2-1.3.3，直至滿足條件；

步驟2，利用構(gòu)造好的Gabor濾波器對(duì)遙感影像進(jìn)行多方向多次卷積運(yùn)算，得到對(duì)應(yīng)的單方向Gabor特征圖；

步驟3，多方向Gabor特征圖綜合；

步驟3中多方向卷積結(jié)果綜合的計(jì)算公式如下，

式中，g_θ(x,y)表示像點(diǎn)(x,y)在θ方向上的Gabor特征值；表示對(duì)應(yīng)像點(diǎn)綜合了8個(gè)方向之后的特征值，它是一個(gè)非負(fù)值；

步驟4，方向綜合后的特征圖進(jìn)行規(guī)則化；

步驟4中規(guī)則化的計(jì)算公式如下，

式中，表示像點(diǎn)(x,y)處規(guī)則化后的Gabor特征值；表示方向綜合后的非負(fù)特征值；G(x,y)表示影像亮度值；f(i,j)表示二維Gabor濾波器在(i,j)處的核函數(shù)的值；W為濾波器窗口大小；即為濾波器權(quán)重之和；

步驟5，使用二維高斯濾波器對(duì)規(guī)則化后的特征圖進(jìn)行平滑運(yùn)算；

步驟6，確定城市區(qū)域分割閾值，根據(jù)此閾值對(duì)Gabor平滑后的特征圖進(jìn)行分割獲得城市區(qū)域；

步驟7，形態(tài)學(xué)綜合消除噪聲點(diǎn)和孤立建筑物并將城市區(qū)域連通為整體，從而獲得遙感影像城市區(qū)域。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于Gabor特征顯著性的遙感影像城市區(qū)域提取方法，其特征在于：步驟5中二維高斯濾波器標(biāo)準(zhǔn)差的計(jì)算公式為，

σ_gauss＝2σ_gabor

式中，σ_gabor為步驟1.1中計(jì)算出的Gabor濾波器標(biāo)準(zhǔn)差σ。

3.如權(quán)利要求2所述的一種基于Gabor特征顯著性的遙感影像城市區(qū)域提取方法，其特征在于：步驟6中將經(jīng)驗(yàn)閾值與Otsu自動(dòng)閾值分割法相結(jié)合確定城市區(qū)域分割閾值，

步驟6.1，觀察分析得到經(jīng)驗(yàn)雙閾值，低閾值T_L＝0.01，高閾值T_H＝0.03；

步驟6.2，像素亮度值低于T_L的為非城區(qū)，高于T_H的為城區(qū)；在T_L與T_H之間的像素進(jìn)行Otsu閾值分割，得到分割閾值T，高于閾值T的像素認(rèn)為是視覺(jué)顯著區(qū)域，即城區(qū)，其余為背景。

4.如權(quán)利要求3所述的一種基于Gabor特征顯著性的遙感影像城市區(qū)域提取方法，其特征在于：步驟7進(jìn)一步包括如下子步驟，

步驟7.1，消除面積小于S₁的目標(biāo)，其中S₁＝(20σ_gabor)²，σ_gabor為步驟1.1中計(jì)算出的Gabor濾波器標(biāo)準(zhǔn)差σ；

步驟7.2，在步驟7.1的基礎(chǔ)上執(zhí)行尺度為S₂形態(tài)學(xué)膨脹運(yùn)算，其中S₂＝15σ_gabor；

步驟7.3，在步驟7.2的基礎(chǔ)上執(zhí)行尺度為S₃形態(tài)學(xué)腐蝕運(yùn)算，其中S₃＝10σ_gabor。