利用陰影的高分辨率遙感影像建筑物自動(dòng)提取方法及系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于遙感影像應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，特別是設(shè)及一種利用陰影的高分辨率遙感影 像建筑物自動(dòng)提取方法及系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 建筑物作為重要地物目標(biāo)，建筑物的自動(dòng)提取技術(shù)是遙感解譯研究的一個(gè)重要方 面，許多遙感應(yīng)用如城市規(guī)劃和地圖制圖的持續(xù)更新、快速應(yīng)急響應(yīng)、基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、災(zāi)難 規(guī)劃與管理等都需要快速提取建筑物信息，但目前的建筑物提取過于依賴人工，自動(dòng)化程 度偏低。
[0003] 目前的建筑物提取方法常根據(jù)應(yīng)用要求和所能利用的數(shù)據(jù)而設(shè)計(jì)。光學(xué)影像、 LiMR數(shù)據(jù)和SAR數(shù)據(jù)是常用數(shù)據(jù)源?；贚iDAR、SAR、立體像對(duì)數(shù)據(jù)可方便提取建筑物的高 程信息，在建筑物的S維重建應(yīng)用得到廣泛應(yīng)用[文獻(xiàn)1-5]。相對(duì)于光學(xué)影像，LiDAR和SAR 數(shù)據(jù)的獲取代價(jià)更高，W至于它們的應(yīng)用范圍沒有光學(xué)影像廣泛。且此類方法復(fù)雜度較高， 數(shù)據(jù)獲取成本較高，從數(shù)據(jù)源方面限制了方法的應(yīng)用范圍，降低了普適性。
[0004] 光學(xué)影像W其易獲取、覆蓋面廣的特點(diǎn)，可解除數(shù)據(jù)源引起的普適性不足的限制， 僅依據(jù)單幅影像、無需其他先驗(yàn)知識(shí)設(shè)計(jì)相應(yīng)的建筑物提取方法，能有效減少人工輔助，更 利于實(shí)現(xiàn)建筑物的自動(dòng)提取及應(yīng)用拓展?；诠鈱W(xué)影像的建筑物提取方法主要有面向?qū)ο?的圖切法、動(dòng)態(tài)輪廓法、分類法[文獻(xiàn)6-引。面向?qū)ο蟮膱D切法主要是通過圖論(Gra曲-化t) 原理對(duì)影像進(jìn)行分割，獲取由同質(zhì)像素組成的不同大小的子對(duì)象，然后再利用建筑物的特 征約束條件對(duì)各對(duì)象進(jìn)行篩選提取建筑物目標(biāo)。此類方法能有效利用建筑物的光譜和形狀 特征，對(duì)先驗(yàn)知識(shí)的依賴較低，但易受樹木遮擋、陰影、道路等噪聲及建筑物復(fù)雜構(gòu)造特性 影響導(dǎo)致分割不準(zhǔn)確，自動(dòng)化程度偏低。
[0005] 動(dòng)態(tài)輪廓法是通常通過檢測(cè)直線、角點(diǎn)等底層特征，生成矩形輪廓來假設(shè)屋頂輪 廓，用高度、陰影和墻來驗(yàn)證屋頂輪廓，再應(yīng)用snake模型來優(yōu)化建筑物輪廓[文獻(xiàn)9-10]。運(yùn) 類方法對(duì)扁平屋頂和人字形屋頂?shù)慕ㄖ锾崛【哂幸欢ǖ男Ч?。但模型?fù)雜度高，不易實(shí) 現(xiàn)自動(dòng)提取。
[0006] 分類法主要是首先聯(lián)合建筑物的多種特征用于地物分類獲取建筑物初始結(jié)果，再 采取后處理優(yōu)化方法獲取更完整的建筑物結(jié)果。初始結(jié)果提取一般采用基于像素和面向?qū)?象的分類原理實(shí)現(xiàn)?；谙袼氐姆诸惏ㄗ畲笏迫环āS0DATA、直方圖聚類、Bayesian網(wǎng) 絡(luò)、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)、闊值法。面向?qū)ο蟮姆诸惙椒▽?shí)質(zhì)上是分割，主要有分層分 割法、基于規(guī)則的分割方法、分水嶺分割方法、均值平移分割法[文獻(xiàn)11-16]。其中，常用的 建筑物特征主要有光譜特征(R、G、B、NIR)、紋理特征、結(jié)構(gòu)特征(如形狀、大小、高度、MBI指 數(shù)）、差分形態(tài)輪廓(DMP)等。運(yùn)些特征通常被聯(lián)合起來用于識(shí)別建筑物。再提取初始建筑物 結(jié)果的基礎(chǔ)上，一般還需要采取區(qū)域增長(zhǎng)、數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法、遺傳算法等方法對(duì)初始結(jié)果進(jìn) 行后處理，獲取更完整的建筑物結(jié)果。在運(yùn)類優(yōu)化處理過程中，陰影、植被、先驗(yàn)的形狀知識(shí) (如矩形、圓形的建筑)通常被用來作為確認(rèn)建筑的輔助信息。此類方法無需先驗(yàn)知識(shí)，但常 采用的監(jiān)督分類必須依賴樣本訓(xùn)練，樣本選取往往離不開人工輔助，導(dǎo)致自動(dòng)化程度降低。 [0007][文獻(xiàn) l]C.A.Vane gas, D.G.Aliaga, B.Benes. Automat i C Extraction of Manhattan-World Building Masses from 3D Laser Range Scans[J] . Ieee Transactions on Visualization and Computer Graphics，2012，18(10):1627-1637.
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