基于偏移阴影样本形态变换的高分遥感影像建筑物提取方法与流程

文档序号:19931254发布日期:2020-02-14 22:02阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种基于偏移阴影样本形态变换的高分遥感影像建筑物提取方法,其特征在于,包括以下步骤:

步骤1:利用偏移阴影分析法自动提取建筑物初始样本;

步骤2:根据建筑物屋顶形态特征构建自适应建筑物样本精细提取变换组合,提取样本;

步骤3:结合svm分类原理得到建筑物初始提取结果;

步骤4:对初始提取结果进行优化处理,输出建筑物最终提取结果。

2.根据权利要求1所述的基于偏移阴影样本形态变换的高分遥感影像建筑物提取方法,其特征在于,步骤1的具体实现包括以下子步骤:

步骤1.1:输入高分辨率可见光遥感影像p,将影像分为{csd,cve,cbl,cb}四大类,依次分别代表分为阴影、植被、裸地、建筑物;

步骤1.2:利用多种阴影光谱特征构建阴影检测条件,并结合一维otsu自动阈值法和带限定条件的自动阈值方案,对影像进行阴影自动检测,提取阴影区域rsd;

步骤1.3:通过归一化绿色分量g'构建检测条件,结合一维otsu阈值获取合适的自动阈值,得到植被区域rve;

步骤1.4:定义影像p中顺光照方向的偏移单位向量为vi_s,逆光照方向的偏移单位向量vi_n,结合偏移阴影分析,提取建筑物阴影区域rsb、裸地区域rbl与建筑物初始样本集sob。

3.根据权利要求2所述的基于偏移阴影样本形态变换的高分遥感影像建筑物提取方法,其特征在于,步骤2的具体实现包括以下子步骤:

步骤2.1:取建筑物初始样本集sob中长度的最大最小值lmax、lmin,以两者的平均值kb=(lmax+lmin)/2为建筑物类型划分阈值,并以此对建筑物进行类型划分;

步骤2.2:设li表示第i个建筑物初始样本sob_i的长度,与建筑物类型划分阈值k进行比较,若li<kb,则此类建筑物为非狭长型,转至步骤2.3,构建“工”字型建筑物样本区域;若li≥kb,则此类建筑物为狭长型,转至步骤2.7,构建“二”字型建筑物样本区域;

步骤2.3:对建筑物初始样本集sob进行旋转处理;

对建筑物初始样本进行旋转处理前,将建筑物初始样本sob_i的屏幕坐标(x,y)转换到以最小面积外接矩形中心(x0,y0)为坐标原点的旋转坐标系中,变换后的坐标为(x',y'),用齐次坐标表示则有:

将样本点(x',y')在旋转坐标系中逆时针旋转θ度,旋转变换后的坐标为(x”,y”):

最后再将样本点(x”,y”)还原变换至计算机屏幕坐标系中坐标为(x1,y1),则有:

以此获取样本旋转变换矩阵:

(x1,y1,1)=(x,y,1)r;

其中:

步骤2.4:对建筑物初始样本集sob进行缩放处理;

利用前期所获取的建筑物初始样本sob_i与阴影相接边的长度li,建筑物初始样本sob_i的周长si,完成各建筑物初始样本缩放比例γi的确定:

其中,m代表所获取的建筑物初始样本的总个数,λ为比例系数;

若建筑物初始样本点为(x,y),缩放后样本点为(x2,y2),则有:

(x2,y2,1)=(x,y,1)z

其中缩放变换矩阵:

步骤2.5:对建筑物初始样本集sob进行偏移变换;

在建筑物初始样本sob_i的最小面积外接矩形中,取矩形任一角点p1”,获取以此角点为起点的两个矩形边向量p″1p″2和p″1p″0;选取与光照逆方向单位向量vi_n夹角较小边作为偏移单位向量vp=(xip,yip),其中xip、yip分别代表x轴和y轴上的单位向量:

利用偏移方向所对应的外接矩形边长b和比例系数个性化定制偏移距离若建筑物样本点为(x,y),偏移后样本点为(x3,y3):

(x3,y3,1)=(x,y,1)τ;

其中偏移变换矩阵:

步骤2.6:经过旋转、缩放与偏移变换后得到样本集srzt:

srzt=sob*r*z*t

缩放、偏移变换后的样本集szt:

szt=sob*z*t

取srzt、szt与建筑物初始样本集sob的并集,构建“工”字型建筑物样本区域sbg:

sbg=srzt∪szt∪sob

完成非狭长型建筑物样本选取,即sb=sbg;

步骤2.7:采用步骤2.4及步骤2.5缩放、偏移变换后得到样本集szt:

szt=sob*z*t

取szt与建筑物初始样本集sob两者的并集,构建“二”字型样本区域sbe:

sbe=szt∪sob

完成狭长型建筑物样本选取,即sb=sbe。

4.根据权利要求2所述的基于偏移阴影样本形态变换的高分遥感影像建筑物提取方法,其特征在于,步骤3的具体实现包括以下子步骤:

步骤3.1:为采用随机函数随机选取阴影区域rsd、植被区域rve、裸地区域rbl中的部分像素,得到阴影样本ssd、植被样本sve、裸地样本sbl;

步骤3.2:选用基于径向基核函数和一对一多类方法的svm模型,并提取四类样本区域{ssd,sve,sbl,sb}的r、g、b、i四维光谱特征构建样本特征向量,用于训练svm分类器,实现对影像p其他未识别像素的分类,从中提取建筑物类,获取建筑物的初始结果。

5.根据权利要求2所述的基于偏移阴影样本形态变换的高分遥感影像建筑物提取方法,其特征在于,步骤4的具体实现包括以下子步骤:

步骤4.1:对步骤3中的建筑物初始提取结果进行腐蚀、膨胀、开闭运算、阈值确定,去除部分非建筑物像素点的干扰;

步骤4.2:以内轮廓填充法对部分存在“空洞”的建筑物提取结果进行补充;

步骤4.3:最后采用区域增长补充部分被漏检的建筑物区域;

步骤4.4:利用基于形态特征的格网占比法进行建筑物自动验证;

获取每个待检建筑物目标的最小外接矩形,并将其进行格网划分,逐个判断格网单元的建筑物覆盖面积sb占单元格面积s0的比例η=sb/s0,若η>0.9即可视作占满,统计满足占满单元的格网数n与格网总数n的比值k=n/n,依此评判是否为建筑物,占比高于阈值kg的为建筑物,低者可能为非建筑物。

6.一种基于偏移阴影样本形态变换的高分遥感影像建筑物提取系统,其特征在于:包括偏移阴影分析模块、建筑物样本精细提取模块、svm分类器训练与输出模块、后处理优化模块;

所述偏移阴影分析模块,用于利用阴影光谱特征提取阴影区域rsd,通过归一化绿色分量g'提取植被区域rve,然后确定顺、逆光照偏移向量vi_s,vi_n,并结合偏移阴影分析实现裸地区域rbl以及建筑物初始样本sob的提取;

所述建筑物样本精细提取模块,用于提取建筑物初始样本集sob中长度的最大最小值lmax、lmin,以两者的平均值kb为建筑物类型划分阈值,并以此对建筑物进行类型划分,而后根据建筑物类型,合理利用样本旋转、偏移、缩放变换方法,构建自适应样本精细提取变换组合,完整、全面地提取建筑物样本sb;

所述svm分类器训练与输出模块,用于采用随机函数选取阴影区域rsd、植被区域rve、裸地区域rbl中的部分像素,得到阴影样本ssd、植被样本sve、裸地样本sbl,并提取四类样本区域的特征向量,训练svm分类器,实现对影像p其他未识别像素的分类,输出建筑物的初始提取结果;

所述后处理优化模块,用于通过形态学预处理以及区域增长,提高建筑物区域的完整性,然后利用基于形态特征的格网占比法进行建筑物验证,对无规则形态的错分建筑物予以剔除,自动输出建筑物最终提取结果。

当前第2页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1