[發明專利]基于疊掩信息的SAR圖像多類型建筑物高度估計方法

有效

• 申請號: 202110069225.2
• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112883796B
• 公開（公告）日: 2022-09-30
• 發明（設計）人: 陳啟浩;王仁政;劉修國;張正加
• 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;G06V10/764;G06V10/25;G06T7/12;G06T7/181;G06T7/60
• 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

1.一種基于疊掩信息的SAR圖像多類型建筑物高度估計方法，其特征在于，所述基于疊掩信息的SAR圖像多類型建筑物高度估計方法包括以下步驟：

從高分辨率SAR圖像中提取建筑物的疊掩區，按所述疊掩區的形狀變異參數對所述疊掩區進行定性分類，分為：低層建筑物疊掩區、中層建筑物疊掩區和高層建筑物疊掩區；

所述形狀變異參數為：

其中，c_vshape為形狀變異參數，σ表示疊掩區統計值的標準差，μ表示疊掩區統計值的平均值，L_max表示疊掩區統計值的最大值，即疊掩區最長距離；

分別提取所述低層建筑物疊掩區、所述中層建筑物疊掩區和所述高層建筑物疊掩區的疊掩尺寸信息；

根據所述疊掩尺寸信息結合建筑物的成像幾何關系估算建筑物高度。

2.如權利要求1所述的基于疊掩信息的SAR圖像多類型建筑物高度估計方法，其特征在于，所述從高分辨率SAR圖像中提取建筑物的疊掩區，按所述疊掩區的形狀變異參數對所述疊掩區進行定性分類，分為：低層建筑物疊掩區、中層建筑物疊掩區和高層建筑物疊掩區的步驟包括：

從高分辨率SAR圖像中提取建筑物的疊掩區；

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所述疊掩區分為低層建筑物疊掩區、中層建筑物疊掩區和高層建筑物疊掩區。

3.如權利要求1所述的基于疊掩信息的SAR圖像多類型建筑物高度估計方法，其特征在于，所述分別提取所述低層建筑物疊掩區、所述中層建筑物疊掩區和所述高層建筑物疊掩區的疊掩尺寸信息的步驟包括：

對于低層建筑物疊掩區，針對疊掩區的形狀在整體上時呈現聚攏狀態的情況，低層建筑物在高分辨率SAR圖像中的疊掩長度信息的采用疊掩區形態統計值的中值；

針對疊掩區邊界像元緊縮的不夠徹底的情況，采用疊掩區最小外接矩形約束的方法對建筑物疊掩區邊界進行優化處理，使其形狀統計值離散程度減小，從而得到更精準的低層建筑物高度信息，主要步驟如下：

A：根據待優化的疊掩區對象計算其最小外接矩形，統計最小外接矩形各邊界與疊掩區相交像元的個數，計算各相交像元數與邊界長度的比值關系；

B：設定的相交比例閾值，若比值小于閾值，則該相交像元屬于“觸須”部分，刪除該相交像元，同時將該邊界向外接矩形中心移動一個像元，重復上述操作，直至相交像元占比大于閾值；

C：讀取疊掩尺寸信息的中值用于建筑物高度信息提取；

對于中層建筑物疊掩區，利用高亮線特征對疊掩參數進行優化，獲得優化后的疊掩參數，從優化后的疊掩參數中提取疊掩尺寸信息；

對于高層建筑物，對于有建筑物矢量輔助的情況，采用矢量邊界分割和邊界條帶掃描算法相結合實現疊掩區的分割與重構，獲取疊掩尺寸信息；

對于無建筑物分布矢量輔助的情況，采用灰度量化分割方法與邊界條帶掃描算法相結合對疊掩區進行分割與重構，獲取疊掩尺寸信息；具體步驟如下：

(A)對實驗區的高分辨率SAR圖像進行灰度級量化；

(B)根據疊掩區提取結果，取得復雜疊掩區1.5倍外接矩形范圍內灰度量化圖像，采用梯度算子實現灰度量化邊界的提取；

(C)結合提取到的疊掩區域遠距離端邊界線的位置區間，篩選灰度量化邊界，將按位置約束得到的灰度量化邊界進行形態學變換，實現疊掩分割；

(D)選取各灰度量化邊界，讀取各段邊界的方位向位置區間，以此位置區間約束讀取疊掩區內部像元，統計像元的灰度值分布情況，檢索該棟建筑物疊掩區的高亮特征線；得到高亮特征線位置后，采用“探針”算子對該棟建筑物的疊掩區進行邊界探測；在疊掩探測區內部進行灰度量化邊界條帶掃描處理，完成疊掩區的初步重構工作；合并原始疊掩區的遠距離端邊界分段邊界，并進行形狀變異參數計算與判斷。

4.如權利要求1所述的基于疊掩信息的SAR圖像多類型建筑物高度估計方法，其特征在于，所述根據所述疊掩尺寸信息結合建筑物的成像幾何關系估算建筑物高度的步驟包括：

計算SAR入射角度；

計算疊掩區逐像元的距離分辨率；

根據所述距離分辨率計算建筑物距離像寬度；

根據所述距離像寬度計算建筑物高度的正反切值；

判斷SAR入射角度與所述建筑物高度的正反切值的大小關系，分為兩種情況：

(1)當SAR入射角度大于建筑物高度的正反切值，即則根據疊掩長度或陰影長度計算得到建筑物高度，建筑物高度計算公式為：

其中，h為建筑物高度，w為建筑物距離向寬度，疊掩長度為L_layer，陰影長度為L_shadow；

(2)當SAR入射角度小于建筑物高度的正反切值，即則根據疊掩長度計算得到建筑物高度，建筑物高度計算公式為：

其中，h為建筑物高度，w為建筑物距離向寬度，疊掩長度為L_layer。