[發明專利]基于遙感圖像的道路提取及異常監控的方法和裝置

有效

• 申請號: 202110978350.5
• 申請日: 2021-08-25
• 公開（公告）號: CN113421277B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發明（設計）人: 張迪扉;郭國龍
• 申請（專利權）人: 中科星圖股份有限公司
• 主分類號: G06T7/12
• 分類號: G06T7/12;G06T7/13;G06T7/136;G06T5/00;G06T5/20
• 代理公司: 北京華專卓海知識產權代理事務所(普通合伙) 11664
• 代理人: 張繼鑫

1.一種基于遙感圖像的道路提取及異常監控的方法，其特征在于，包括以下步驟：

獲取目標道路的多波段遙感圖像，對所述多波段遙感圖像進行預處理，得到每個波段的遙感圖像對應的特征增強圖像；

確定所述特征增強圖像的沿道路寬度方向的寬度值，根據道路的寬度與所述特征增強圖像的寬度值的比值確定道路提取的分割閾值，根據預設的道路提取的分割閾值對每個波段的遙感圖像對應的特征增強圖像進行分割，得到每個波段的遙感圖像的一個或多個分割圖像；

根據道路特征提取每個波段的遙感圖像的分割圖像中的初始道路信息，并根據預設的道路提取的合并閾值對每個波段的分割圖像中的初始道路信息進行匹配，生成單波段的初始道路信息，進而對各波段的初始道路信息進行整合，生成完整道路信息；其中，根據道路特征提取每個波段的遙感圖像的分割圖像中的初始道路信息包括：采用模板匹配提取法根據道路特征提取各個分割圖像中的初始道路信息，具體提取方法如下：

一：輸入起點、方向和道路信息，首先獲得人工提供的道路中心線的初始種子點，包括至少3個點，其中一個點是道路中心點；

二：生成道路的剖面模板和矩形；利用初始化信息可以得到道路的起始點、道路前進方向θ、道路寬度w，垂直于道路前進方向θ的道路的剖面，剖面的寬度L為道路寬度w的兩倍；矩形模板的寬度等于道路中心標志線或綠化帶的寬度，長度等于道路寬度的兩倍，并將起始點加入道路軌跡；

三：生成道路的目標剖面，計算模板剖面與目標剖面的灰度差平方和；從當前道路點，沿前進方向θ行進一定的步長S，到達點P沿垂直于θ的方向進行平移和旋轉，可以產生一系列的目標剖面，求目標剖面與模板剖面的灰度差的平方和，最小的平方和對應的點為最精確的道路點，并求當前道路點與最新道路點形成的直線與水平方向的夾角θ；平移和旋轉的規則如下：

其中，x_target，y_target是預測點坐標；x_template，y_template是點上的當前道路的坐標；θ′是旋轉角，θ是當前道路點的前進方向，S是前進步長，l是偏移距離；其中S與道路的寬度w成正比關系，θ′與l是變量；θ′的取值范圍為(0°，5°，10°，15°，20°)，l的取值范圍為(0，±1，±2，…，INT(w/8))；

灰度差的平方和的計算公式如下：

式中，L為剖面的寬度，g(x_template，y_template)為模板剖面上的灰度值，g′(x_template，y_template)為目標剖面上的灰度值，Weight_i為相應的權重；

四：檢查是否符合停止條件；如果到達圖像的邊緣，或到達另一條已追蹤的道路，或最小二乘值大于閾值T0，則轉入五；否則，將最新道路點加入道路軌跡，轉入三；

五：結束追蹤；

將完整道路信息與預設的道路參考信息進行對比，生成道路異常對比信息并發送。

2.根據權利要求1所述的一種基于遙感圖像的道路提取及異常監控的方法，其特征在于，所述對所述多波段遙感圖像進行預處理，得到每個波段的遙感圖像對應的特征增強圖像，包括以下步驟：

采用傅立葉變換方法對所述多波段遙感圖像進行頻譜轉換處理，以得到圖像頻譜；并通過濾波器根據圖像頻譜對所述多波段遙感圖像進行過濾處理，以得到道路特征增強圖像。

3.根據權利要求2所述的一種基于遙感圖像的道路提取及異常監控的方法，其特征在于，所述通過濾波器根據圖像頻譜對所述多波段遙感圖像進行過濾處理的方法包括以下步驟：

采用低通濾波器根據圖像頻譜對所述多波段遙感圖像進行濾波去噪處理，和/或，

采用高通濾波法根據圖像頻譜對所述多波段遙感圖像的邊緣區域進行信號增強處理。

4.根據權利要求1所述的一種基于遙感圖像的道路提取及異常監控的方法，其特征在于，所述根據道路特征提取每個波段的遙感圖像的分割圖像中的初始道路信息的方法包括以下步驟：

采用模板匹配提取法根據道路特征提取各個分割圖像中的初始道路信息。