[發(fā)明專利]一種SAR圖像建筑物墻面窗戶信息提取方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910241719.7
• 申請日: 2019-03-28
• 公開（公告）號: CN110276240B
• 公開（公告）日: 2021-05-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱廈;劉鋒;康利鴻;馬喜樂;孫通;李志欣;王俊;薛涵;趙亮;范鵬程
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市遙感信息研究所
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務(wù)所(普通合伙) 11303
• 代理人: 遆俊臣

本發(fā)明公開了一種SAR圖像建筑物墻面窗戶信息提取方法，具體步驟為：1)利用點(diǎn)特征提取方法得到SAR圖像中建筑物亮點(diǎn)；2)利用Radon變換得到SAR圖像中建筑物亮點(diǎn)對應(yīng)的方位向間距；3)利用紋理相關(guān)性最大法得到SAR圖像建筑物亮點(diǎn)對應(yīng)的距離向間距；4)利用Radon變換投影方差法得到SAR圖像中建筑物墻面方位角；5)基于SAR圖像建筑物亮點(diǎn)的Delaunay三角網(wǎng)，利用三角面元匹配法來提取準(zhǔn)確建筑物墻面窗口數(shù)量及空間分布。本發(fā)明對SAR圖像進(jìn)行一些列圖像處理過程，提取建筑物墻面窗戶數(shù)量及其分布情況，實(shí)現(xiàn)對建筑物目標(biāo)墻面精細(xì)結(jié)構(gòu)提取，可滿足于SAR圖像人工目標(biāo)精細(xì)識(shí)別與判讀解譯，在城市規(guī)則和國土監(jiān)測等領(lǐng)域具有很大應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及衛(wèi)星遙感應(yīng)用領(lǐng)域，尤指一種SAR圖像建筑物墻面窗戶信息提取方法，可以從SAR圖像中提取建筑物墻面窗戶分布情況。

背景技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)(Synthetic Aperture Radar，SAR)具有全天時(shí)、全天候、可穿透云霧快速成像的能力，在災(zāi)害應(yīng)急和多云多雨地區(qū)監(jiān)測中具有不可替代的作用，已逐步成為對地觀測重要手段之一。自2007年以來，意大利的COSMO-SkyMed、加拿大的RADARSAT-2、德國的TerraSAR-X和TanDEM-X、中國的GF-3號衛(wèi)星系統(tǒng)先后升空，開啟了高分辨率星載SAR時(shí)代，為建筑物目標(biāo)識(shí)別與信息提取提供了大量SAR數(shù)據(jù)。

高分辨率SAR圖像呈現(xiàn)出的目標(biāo)信息更加豐富，單個(gè)建筑物目標(biāo)的散射特征能夠得到明顯的展現(xiàn)，不僅可以從SAR圖像中發(fā)現(xiàn)和識(shí)別建筑物目標(biāo)，還可以用于提取建筑物目標(biāo)參數(shù)并對目標(biāo)進(jìn)行描述。由于SAR特殊的成像方式以及建筑物目標(biāo)結(jié)構(gòu)的復(fù)雜多樣性，導(dǎo)致SAR圖像特征呈現(xiàn)出完全不同于人類視覺的圖像特征，給建筑物目標(biāo)高分辨率SAR圖像理解和應(yīng)用造成很大的困難，SAR數(shù)據(jù)在建筑物目標(biāo)監(jiān)測方面的應(yīng)用效果并不理想。具體表現(xiàn)為：1、SAR是基于測距原理通過主動(dòng)發(fā)射與接收微波電磁波而成像的，與人類視覺系統(tǒng)和光學(xué)遙感的成像原理有著本質(zhì)差異。因此，SAR圖像中人工目標(biāo)，不僅與人類視覺系統(tǒng)所熟知的狀態(tài)完全不同，也與光學(xué)遙感圖像非常不同，即所見非所知；2、由于合成孔徑雷達(dá)系統(tǒng)接收的是組成地物目標(biāo)的每一個(gè)獨(dú)立單元形成的散射能量，因此，呈現(xiàn)在SAR圖像上的地物目標(biāo)是散射單元構(gòu)成的集合體，多表現(xiàn)為離散的點(diǎn)、線組合；3、不同于光學(xué)成像系統(tǒng)，在SAR圖像上，建筑物目標(biāo)通常表現(xiàn)為稀疏的散射中心分布，并對成像角度敏感，邊界以點(diǎn)、短線條為主，連續(xù)性和完整性差；4、SAR成像是三維空間到二維平面(方位向和距離向)的映射過程，對于高度變化非常明顯的城市目標(biāo)而言，這樣一個(gè)降維過程必然導(dǎo)致信息的損失。SAR圖像中，斜距相等但來自不同目標(biāo)的散射信號混在一個(gè)像元內(nèi)，再加上城市目標(biāo)的結(jié)構(gòu)復(fù)雜和多次散射，給SAR圖像解譯和信息提取帶來巨大的挑戰(zhàn)。

高分辨率SAR圖像中，人工目標(biāo)通常呈現(xiàn)出稀疏的亮線或者亮點(diǎn)，這些特征與人工目標(biāo)的形狀和表面結(jié)構(gòu)有關(guān)，建筑物墻面窗戶在SAR圖像中呈現(xiàn)為具有一定規(guī)則排列的點(diǎn)陣列。因此，可以從SAR圖像中提取建筑物墻面窗戶，實(shí)現(xiàn)對建筑物目標(biāo)墻面精細(xì)結(jié)構(gòu)提取，在城市規(guī)則和國土監(jiān)測等領(lǐng)域具有很大應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容

針對建筑物目標(biāo)墻面精細(xì)結(jié)構(gòu)提取的問題，本發(fā)明提供一種SAR圖像建筑物墻面窗戶信息提取方法，該方法基于SAR圖像，經(jīng)過一系列處理過程，得到建筑物墻面窗戶個(gè)數(shù)及空間分布情況。

為實(shí)現(xiàn)上述目標(biāo)，本發(fā)明的一種SAR圖像建筑物墻面窗戶信息提取方法，具體步驟為：1)利用點(diǎn)特征提取方法得到SAR圖像中建筑物亮點(diǎn)；2)利用Radon變換得到SAR圖像中建筑物亮點(diǎn)對應(yīng)的方位向間距；3)利用紋理相關(guān)性最大法得到SAR圖像建筑物亮點(diǎn)對應(yīng)的距離向間距；4)利用Radon變換投影方差法得到SAR圖像中建筑物墻面方位角；5)基于SAR圖像建筑物亮點(diǎn)的Delaunay三角網(wǎng)，利用三角面元匹配法來提取準(zhǔn)確建筑物墻面窗口數(shù)量及空間分布。

進(jìn)一步，步驟1)中利用點(diǎn)特征提取方法得到SAR圖像中建筑物亮點(diǎn)。