發(fā)布時間：2019-09-03 12:01

【摘要】：利用遙感手段提取建筑物這類常見人造地物目標(biāo)的高度信息是城區(qū)遙感領(lǐng)域的重要研究內(nèi)容,在城市災(zāi)害風(fēng)險預(yù)警、打擊效果評估等方面具有重要的應(yīng)用價值。作為兩類典型的異質(zhì)圖像,SAR與光學(xué)遙感圖像在地物目標(biāo)信息表征上具有較強(qiáng)的互補(bǔ)性,綜合利用這兩類圖像有助于提高目標(biāo)信息提取的準(zhǔn)確性和可靠性。本文針對建筑物高度信息提取問題,根據(jù)光學(xué)圖像精細(xì)刻畫建筑物平面結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢和SAR圖像蘊(yùn)含建筑物高度信息且具有較好現(xiàn)勢性的特點(diǎn),研究基于光學(xué)圖像輔助的SAR圖像建筑物高度信息提取方法。從圖像中正確提取建筑物目標(biāo)是進(jìn)行后續(xù)高度提取的先決條件。考慮到建筑物在高分辨率光學(xué)遙感圖像中的特點(diǎn),論文采用面向?qū)ο蟮乃枷?引入目標(biāo)屬性知識和上下文約束條件,提出了一種基于屬性濾波和陰影上下文的建筑物目標(biāo)提取方法。該方法首先利用屬性形態(tài)變換對光學(xué)圖像實(shí)施多尺度屬性分解,根據(jù)建筑物自身的幾何屬性知識提取疑似建筑物目標(biāo);然后通過陰影與建筑物在圖像中的上下文依存關(guān)系進(jìn)一步對疑似目標(biāo)進(jìn)行篩選,能有效剔除結(jié)果中的虛假目標(biāo)。相干斑的存在降低了SAR圖像的可理解性。作為SAR圖像建筑物高度提取的重要預(yù)處理步驟,論文提出了一種基于置信區(qū)間與形態(tài)重構(gòu)的自適應(yīng)滑窗降斑方法,能在有效抑制同質(zhì)區(qū)域相干斑噪聲的同時較好地保持邊緣結(jié)構(gòu)信息。正確理解SAR建筑物成像機(jī)理是實(shí)現(xiàn)建筑物高度提取的關(guān)鍵。論文在分析平頂和人字頂兩種建筑物的主要散射類型與SAR成像幾何關(guān)系的基礎(chǔ)上,構(gòu)建了適用于計算這兩類建筑物SAR圖像結(jié)構(gòu)的正交投影計算模型。在此基礎(chǔ)上,論文分別針對建筑物孤立和部分受遮擋這兩種典型的情況研究了相應(yīng)的高度提取方法。針對建筑物孤立情況,論文提出了一種基于結(jié)構(gòu)特征預(yù)估的SAR圖像孤立建筑物高度提取方法,其核心思想是通過在特征層上利用由正交投影計算模型預(yù)估得到的建筑物結(jié)構(gòu)特征與實(shí)際SAR建筑物圖像實(shí)施匹配,將高度提取問題轉(zhuǎn)化為匹配函數(shù)極大值求解問題。與已有的方法相比,該方法不需要仿真SAR圖像,也無需對SAR圖像進(jìn)行特征提取。針對建筑物部分受遮擋情況,論文提出了一種基于模型迭代匹配的部分受遮擋建筑物SAR圖像高度提取方法。在分析遮擋成因及遮擋建筑物結(jié)構(gòu)分布特點(diǎn)的基礎(chǔ)上,通過空間幾何關(guān)系鑒別互遮擋建筑物目標(biāo)中沿雷達(dá)視線方向的實(shí)際可見面元,并將其按正交投影計算模型投影至斜距平面,實(shí)現(xiàn)了互遮擋情況下建筑物整體結(jié)構(gòu)特征的準(zhǔn)確預(yù)估。同時,考慮到互遮擋情況下待搜索參數(shù)空間的高維度特點(diǎn),在匹配函數(shù)極大值求解過程還引入了遺傳算法進(jìn)行迭代加速尋優(yōu)。基于仿真測試數(shù)據(jù)集和實(shí)測數(shù)據(jù)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該方法能實(shí)現(xiàn)對部分被遮擋情況建筑物高度的可靠估計。
【圖文】：

國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)研究生院博士學(xué)位論文2.2 高分辨率光學(xué)圖像建筑物特性分析建筑物是一類重要的地物對象，與人們的日常生活息息相關(guān)，具有紛繁復(fù)雜的形態(tài) 一般來說，建筑物由多個平面表面構(gòu)成，與地面具有明顯的高度差和邊界 在遙感圖像中，建筑物主要以直線 直角 平行結(jié)構(gòu)的的組合形態(tài)呈現(xiàn)，具有明顯的外形輪廓 其中，平頂建筑物和人字頂建筑物是這其中最為常見的兩類建筑物，日常生活中很大一部分建筑物均可劃歸到這兩類中[162] 典型的平頂建筑物的立體圖和俯視圖如圖2. 1（a）和圖2. 1（b）所示 從幾何結(jié)構(gòu)上來說，平頂建筑物的整體外形與長方體相似，其頂部平坦，側(cè)墻面垂直于地表 當(dāng)采用俯視（如垂直過頂）角度觀察時，其屋檐與底部的輪廓交錯重疊，如下圖2. 1（b）所示

于地表 當(dāng)采用俯視（如垂直過頂）角度觀察時，其屋檐與底部的輪廓交錯重疊，，如下圖2. 1（b）所示 （a）典型平頂建筑物 （b）平頂建筑物遙感圖像圖 2. 1 平頂建筑物幾何結(jié)構(gòu)示意圖與平頂建筑物相比，人字頂建筑物最大的區(qū)別在于其頂部中央向上隆起，形成具有一定傾斜角的兩個斜面 圖2. 2給出了人字頂建筑物的立體及俯視圖
【學(xué)位授予單位】：國防科學(xué)技術(shù)大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TP751


本文編號：2531337