[發(fā)明專利]語義關聯(lián)的面向對象城市不透水面遙感提取方法及系統(tǒng)

有效

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• 申請日: 2019-03-14
• 公開（公告）號: CN109919951B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發(fā)明（設計）人: 邵振峰;彭浩
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T7/11
• 分類號: G06T7/11;G06T7/136;G06V20/10
• 代理公司: 武漢科皓知識產(chǎn)權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 嚴彥

本發(fā)明提供一種語義關聯(lián)的面向對象城市不透水面遙感提取方法及系統(tǒng)，包括獲取目標區(qū)域高分辨率多光譜遙感影像，進行面向對象分割；利用分割后的影像使用多種對象特征聯(lián)合提取顯著陰影，初步得到城市陰影對象區(qū)域；利用粗提取的水體，以及建筑物與水體和陰影的語義關聯(lián)規(guī)則，修正陰影類別；從非陰影區(qū)域中精確提取城市水體區(qū)域，并利用語義關聯(lián)規(guī)則更新城市陰影區(qū)域；利用植被指數(shù)與亮度特征在非水體區(qū)域中提取城市植被；利用道路相關特征提取城市道路；提取城市裸露地面，將陰影、道路以及建筑物合并得到城市不透水面。本發(fā)明能精確提取城市建筑物陰影進而顯著提高城市不透水面提取精度，解決了城市水體與陰影容易分類混淆的問題。

技術領域

本發(fā)明屬于遙感影像數(shù)據(jù)的信息提取領域，涉及城市不透水面反演提取技術方案。

背景技術

城市不透水面(Urban Impervious Surface,UIS)是指城市內(nèi)能阻止水分向土壤滲透的人工地表，常見的有建筑、道路、廣場、停車場等，是評價城市生態(tài)系統(tǒng)健康及人居環(huán)境質量的關鍵指標之一。使用高分辨率遙感影像提取城市不透水面時水體和陰影信息的混淆仍是困擾不透水面信息精準反演的主要問題。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有的城市不透水面遙感提取中陰影和水體類別混淆進而影響其他類別提取錯誤問題，本發(fā)明的目的在于提供了一種語義關聯(lián)的面向對象城市不透水面遙感提取技術方案。

本發(fā)明的技術方案提供一種語義關聯(lián)的面向對象城市不透水面遙感提取方法，包括以下步驟：

步驟一、獲取目標區(qū)域高分辨率多光譜遙感影像，進行面向對象分割獲得基于對象的影像；

步驟二、利用分割后的影像使用多種對象特征聯(lián)合提取顯著陰影，初步得到城市陰影對象區(qū)域；所述對象特征包括亮度、形狀與顏色紋理特征；

步驟三、利用粗提取的水體，以及建筑物與水體和陰影的語義關聯(lián)規(guī)則，修正陰影類別，提取出人工建筑物陰影，更新非陰影區(qū)域；

步驟四、利用水體相關指數(shù)與陰影語義關系特征從非陰影區(qū)域中精確提取城市水體區(qū)域，并利用語義關聯(lián)規(guī)則更新城市陰影區(qū)域；

步驟五、利用植被指數(shù)與亮度特征在非水體區(qū)域中提取城市植被；

步驟六、利用道路相關特征提取城市道路；

步驟七、利用語義特征、形狀、紋理、顏色特征和歸一化水體指數(shù)NDWI、水體植被差值指數(shù)DWVI提取城市裸露地面，剩余的對象區(qū)域即城市建筑物；所述語義特征包括與陰影間距離；

步驟八、將步驟四更新后的陰影、步驟六提取的道路以及步驟七提取的建筑物合并得到城市不透水面。

而且，步驟二中，對象特征具體包括亮度值Brt，長寬比平均值LWR、歸一化植被指數(shù)值 NDVI、歸一化水體指數(shù)NDWI和歸一化藍綠指數(shù)NBGI，以及紅外波段灰度值Nir、紅外波段與鄰居絕對差值AbsNbr_Nir。

而且，步驟三中，獲取粗提取的水體，包括采用閾值法，利用歸一化植被指數(shù)值NDVI、歸一化水體指數(shù)NDWI、歸一化藍綠指數(shù)NBGI以及水體植被差值指數(shù)DWVI，提取出顯著的水體對象；

所述水體植被差值指數(shù)DWVI，計算方式如下，

DWVI＝NDWI-NDVI。

而且，步驟三中使用陰影與水體建筑之間的語義關聯(lián)規(guī)則FSnWI，其表達式如下：

FSnWI＝(RelArSdw(r)+RelArBlt(r))×(r/R)²+[Ar/(π×R²)]×w/l-RelArWtr(r)