[發明專利]一種基于高分遙感的輸電線路拆遷房屋識別方法

在審

• 申請號: 202210722493.4
• 申請日: 2022-06-24
• 公開（公告）號: CN114998762A
• 公開（公告）日: 2022-09-02
• 發明（設計）人: 鄭中原;姜玲;于金山;張佳成;劉桂華;于奔;屈斌;趙鵬;魚小兵;李謙;劉盛終;馬伯楊
• 申請（專利權）人: 國網天津市電力公司電力科學研究院;國網天津市電力公司;國家電網有限公司
• 主分類號: G06V20/13
• 分類號: G06V20/13;G06V10/24;G06V10/764;G06V10/774;G06V10/80
• 代理公司: 天津盛理知識產權代理有限公司 12209
• 代理人: 王來佳

1.一種基于高分遙感的輸電線路拆遷房屋識別方法，其特征在于：所述方法的步驟為：

S1、通過輸電線路桿塔位置信息獲取施工前高分影像P及施工中高分影像B，并依次通過輻射定標、大氣校正、幾何校正、影像融合處理，消除天氣、傳感器、地形誤差，使高分影像P、B獲得投影坐標；

1)輻射定標是將影像的原始DN值，即像元亮度值轉換為輻射亮度值；

L＝gain*DN+bias

其中：L為輻射亮度值；

gain為影像增益；

bias為影像偏置；

2)大氣校正是將輻射亮度轉換為表觀反射率，表觀反射率等于大氣層頂表面的出射度M和入射度E之比

其中：η為大氣層頂表觀反射率；

M和E分別是大氣層頂的出射度和入射度；

L為大氣層頂進入衛星傳感器的輻亮度；

D為太陽到地球的平均距離，該數值與傳感器成像時間有關，波段和傳感器不同ESUN取值也不相同，故稱為傳感器波段平均太陽輻照度(Band Mean Solar Irradiance，BMSI)，β為太陽天頂角；

3)幾何校正是利用地面控制點GCP對各種因素引起的遙感圖像幾何畸變進行校正，以一副影像為基準f(x,y)，去校正原始影像g(x’,y’)，假設兩幅影像的幾何畸變關系為

通常k₁(x,y),k₂(x,y)可用多項式來近似表示，則

利用基準影像上若干點坐標，求解未知參數，然后從原始影像上，計算對應像素的校正坐標，同時把像素灰度值賦予到對應像素，即完成原始影像幾何校正；

4)影像融合是將低分辨率影像與高分辨率影像融合獲取新影像，影像融合采用基于面積的影像融合方法，基于面積的融合方法通常采用固定大小的窗口對高分辨率影像進行濾波，濾波后的像素值作為該點細節信息強度的度量；

S2、利用GIS軟件的裁剪功能，獲取輸電線路外2km范圍內的高分影像，裁剪后的施工前高分影像為PC，裁剪后的施工中高分影像為BC；

S3、基于高分影像上拆遷房屋的光譜、形狀及紋理特征，結合真實的房屋形態，建立拆遷房屋的解譯庫；利用canny邊緣檢測算法提取不同階段房屋的紋理特征；

1)運用高斯內核進行卷積降噪；

2)對去噪后的圖像采用sobel算子計算梯度和方向；

3)在獲得梯度和方向，去除所有不是邊界的點，逐漸遍歷像素點，判斷當前像素點是否與周圍像素點中具有相同方向梯度的最大值，是則保留，不是則為0；

4)在3)基礎上，梯度取兩次閾值T1和T2，0.4*T1＝T2，把梯度值小于T1(一般的取值要保證梯度最大的前的像素被保留下來)的像素的灰度設為0，得到圖像1，然后把梯度值小于T2的像素的灰度設為0，得到圖像2；由于圖像1的閥值較高，去除了大部分噪聲，但同時也損失了一些有用的邊緣信息，而圖像2的閥值較低，保留了較多的信息，我們可以以圖像1為基礎，以圖像2為補充來連接圖像的邊緣；

若地物邊緣是規整的矩形形狀時，則房屋未超前；若地物邊緣是數量多且碎小時，判斷房屋拆遷但未恢復；若地物與周邊環境無法獲取邊緣時，則房屋拆遷已恢復；

S4、根據水土保持方案規定，核查輸電線路邊導線外一定范圍內的房屋，利用GIS和矢量化技術，獲得輸電線路拆遷房屋位置；

利用GIS的支持向量機算法進行房屋自動識別，結合矢量化技術，對自動識別結果進行檢查，把提取錯誤的結果進行剔除與修正，提高房屋識別精度，然后利用GIS工具獲取房屋的經緯度坐標；

支持向量機(Support Vector Machine，SVM)就是建立一個最優決策超平面，使得該平面兩側距離該平面最近的兩類樣本之間的距離最大化，從而對分類問題提供良好的泛化能力；

設線性可分樣本集為(x_i,y_i),i＝1,…,n,x∈R^d,y∈{+1,-1}是類別符號，d維空間中線性判別函數的一般形式為T(x)＝w·x+b，分類線方程為w·x+b＝0，將判別函數進行歸一化，使兩類所有樣本都滿足|T(x)|≥1，即使離分類面最近的樣本的T(x)＝1此時分類間隔等于2/||w||，因此使間隔最大等價于使||w||最小，要求分類線對所有樣本正確分類，需要滿足y_i(w·x_i+b)-1≥0,i＝1,…,n；

S5、對提取的拆遷房屋識別拆遷狀態；

S6、將解譯成果進行統計分析，并歸檔保存，完成輸電線路拆遷房屋的識別。