[發(fā)明專利]一種基于改進MRF的高分辨率遙感影像道路提取方法及裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910208455.5
• 申請日: 2019-03-19
• 公開（公告）號: CN110084107A
• 公開（公告）日: 2019-08-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 周宏宇;何方;李鵬偉;宋旭;劉國英
• 申請（專利權(quán)）人: 安陽師范學院
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/34
• 代理公司: 北京慕達星云知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 11465
• 代理人: 曹鵬飛

1.一種基于改進MRF的高分辨率遙感影像道路提取方法，其特征在于，包括：

獲取待提取道路區(qū)域的高分辨率遙感影像，對所述高分辨率遙感影像進行預處理去除陰影；

對去除陰影后的影像進行分割獲取影像對象；

根據(jù)道路光譜、形狀、空間關(guān)系特征構(gòu)建MRF特征場模型，對基于MRF特征場模型定義的能量函數(shù)使用圖割的方法求其最小化，從影像分割對象中提取出道路對象；

將所述道路對象通過數(shù)學形態(tài)學的相關(guān)運算進行處理，實現(xiàn)道路的提取形成道路網(wǎng)。

2.如權(quán)利要求1所述的一種基于改進MRF的高分辨率遙感影像道路提取方法，其特征在于，對所述高分辨率遙感影像進行預處理去除陰影，包括：

對所述高分辨率遙感影像進行轉(zhuǎn)換為HIS圖像；

獲取(S-I)/(S+I)歸一化差值圖及分量圖I；

根據(jù)雙閾值分割處理所述歸一化差值圖，生成相應(yīng)的陰影區(qū)域；

對分量圖I、H、S上各個獨立陰影區(qū)域與其鄰近的非陰影區(qū)域進行亮度匹配補償、飽和度匹配補償；

將匹配補償后的分量圖從HSI空間再反變換回RGB空間，完成遙感影像陰影去除。

3.如權(quán)利要求1所述的一種基于改進MRF的高分辨率遙感影像道路提取方法，其特征在于，對去除陰影后的影像進行分割獲取影像對象，包括：

去除陰影后的遙感影像采用浸沒模型的區(qū)域生長型分水嶺算法進行分割；

通過最小面積閾值和區(qū)域間最大平均灰度差來約束所述分水嶺算法的合并過程：

當分割結(jié)果中的最小區(qū)域小于所述最小面積閾值、且所述最小區(qū)域與其各鄰接區(qū)域的最小灰度差小于所述區(qū)域間最大平均灰度差，則合并。

4.如權(quán)利要求1所述的一種基于改進MRF的高分辨率遙感影像道路提取方法，其特征在于，所述能量函數(shù)如下式所示：

其中，V_c(f)為集團勢能函數(shù)，c為階次，L為狀態(tài)函數(shù)，F(xiàn)是所有可能的配置空間，f＝f_s：s∈Ω，f_s∈{0,1}，Ω是分割結(jié)果集合；C是模型的所有集團或集團空間的集合；s表示分割對象；y_s表示觀測值。

5.如權(quán)利要求4所述的一種基于改進MRF的高分辨率遙感影像道路提取方法，其特征在于，對基于MRF特征場模型定義的能量函數(shù)使用圖割的方法求其最小化，包括：

定義使用圖割最小化的能量函數(shù)；

設(shè)x＝(x₁,L,x_m)：x_s＝{0,1}為一組二值變量，相應(yīng)的能量函數(shù)為：

創(chuàng)建了一個能量圖，所述能量圖的最小割對應(yīng)著能量函數(shù)E(x)最小化；

根據(jù)求解圖的最小割，獲得能量函數(shù)E(x)的最小化值。

6.如權(quán)利要求5所述的一種基于改進MRF的高分辨率遙感影像道路提取方法，其特征在于，從影像分割對象中提取出道路對象，包括：

根據(jù)圖割能量函數(shù)，從影像分割對象中提取出道路對象；所述圖割能量函數(shù)如下：

式中：s∈Ω，f_s∈{0,1}，Ω是分割結(jié)果集合；s表示分割對象；y_s表示觀測值；V₁(f_s)被用來解釋孤立分割段情況下的端點懲罰，以及檢測出在遠離圖像邊界處有自由端點的分割段；V₂(f_s,f_t)表示包含兩個節(jié)點的集團；t表示連接段；N_s表示分割對象s的鄰域；Ω_d表示包含分割對象s的分割結(jié)果集合；Ω_c表示包含連接段t的分割結(jié)果集合。

7.如權(quán)利要求6所述的一種基于改進MRF的高分辨率遙感影像道路提取方法，其特征在于，將所述道路對象通過數(shù)學形態(tài)學的相關(guān)運算進行處理，包括：

通過二值數(shù)學形態(tài)學的相關(guān)操作來進行處理；所述相關(guān)的操作通過選擇相應(yīng)的結(jié)構(gòu)元素，對影像進行方向腐蝕、膨脹、去除粘連的圖斑及連接斷裂處。