[發明專利]一種高分辨率SAR圖像建筑物疊掩提取方法

有效

• 申請號: 202110068195.3
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112766154B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 陳啟浩;馬蘊溪;王仁政;劉修國
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G06V20/10
• 分類號: G06V20/10;G06V10/25;G06V10/30;G06V10/44;G06V10/50;G06V10/46;G06V10/26;G06V10/764
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司 42238
• 代理人: 張毅

本發明提供了一種高分辨率SAR圖像建筑物疊掩提取方法，包括：對高分辨率SAR圖像進行預處理；基于多尺度梯度特征提取建筑物疊掩；利用各疊掩的形狀變異參數劃分建筑物的類型；針對識別到的單棟高層建筑物疊掩區，利用邊界條帶掃描算法提取疊掩；針對識別到的存在重疊現象的高層建筑物疊掩區，在有建筑物分布矢量數據輔助的情況下，基于矢量邊界分割然后進行邊界條帶掃描提取疊掩，在無建筑物分布矢量數據輔助的情況下，采用灰度量化邊界分割和邊界條帶掃描算法相結合提取疊掩。本發明綜合多尺度梯度特征與邊界條帶掃描提取建筑物的疊掩區，既保留了對中低層建筑物的細節識別能力，又提高了識別高層建筑物的準確性和完整度，從而提高建筑物高度信息估計的實用性與準確性。

技術領域

本發明涉及圖像處理技術領域，具體涉及一種高分辨率SAR圖像建筑物疊掩提取方法。

背景技術

建筑物高度信息是進行城市監測、災害評估以及城市三維信息系統建設等工作的基礎，合成孔徑雷達(Synthetic aperture radar，SAR)作為一種主動微波遙感技術，能夠在城市化進程中實現對不斷擴張的城區進行全天時、全天候的監測需求。而針對由于SAR成像機理產生的疊掩和陰影的檢測與提取，成為準確提取城市建筑物高度信息的關鍵。

針對建筑物疊掩信息提取方法，現有的提取方法有：

基于SAR圖像相位信息提取建筑物疊掩區。利用疊掩區域的干涉相位特征和幅度特性，結合SAR幅度相位和干涉相位對疊掩區域進行識別；融合相位圖與數字高程模型，利用極大似然估計方法提取建筑物疊掩和陰影區域；依據在距離向上陰影區域兩個臨界端點處的相位差識別出陰影區域，然后建立疊掩區域的相位模型以檢測疊掩區域。

基于SAR圖像幅度信息提取建筑物疊掩區。結合SAR圖像的干涉幅度和相關系數來識別建筑物疊掩和陰影區域；基于幅度圖或相干系數圖閾值分割以及結合形態學的方法來識別SAR圖像中的疊掩和陰影區域。

利用多基線和多通道的方法檢測建筑物疊掩區。將多基線條件下的疊掩區域信號看作混合了乘性相關噪聲和白噪聲進行處理；利用同一區域的多波段數據，恢復并重構出疊掩現象所造成的相位信息缺失區域，以此得到建筑物疊掩區。

現有的提取方法針對單景高分辨率SAR中建筑物疊掩區提取不夠準確是亟待解決的技術問題。

發明內容

本發明針對單景高分辨率SAR圖像中建筑物疊掩區提取不夠準確的問題，提出了綜合多尺度梯度特征與邊界條帶掃描的建筑物疊掩提取方法，更準確的提取高分辨率SAR圖像中各建筑物的疊掩區像元，得到更精確的疊掩區，從而提高建筑物高度信息估計的實用性與準確度。

為了實現上述目的，本發明提供了一種高分辨率SAR圖像建筑物疊掩提取方法，所述方法包括以下步驟：

基于多尺度梯度特征提取高分辨率SAR圖像中建筑物的疊掩區；

計算所述疊掩區的形狀變異參數；

根據所述形狀變異參數將建筑物劃分為中低層建筑物和高層建筑物；

若所述建筑物為所述中低層建筑物，則保留原有的疊掩區；

若所述建筑物是所述高層建筑物，則判斷是否為單棟高層建筑物；

若是，則基于邊界條帶掃描算法在所述原有的疊掩區重新提取建筑物疊掩區；

若否，則判斷所述高層建筑物中是否存在疊掩現象的疊掩區；

若存在，則在有建筑物分布矢量數據輔助的情況下，基于矢量邊界分割和邊界條帶掃描算法在所述原有的疊掩區重新提取建筑物疊掩區，在無建筑物分布矢量數據輔助的情況下，基于灰度量化邊界分割和邊界條帶掃描算法相結合的方法在所述原有的疊掩區重新提取建筑物疊掩區。