高分辨率遙感圖像城市道路自動提取方法研究
本文關(guān)鍵詞:高分辨率遙感圖像城市道路自動提取方法研究
更多相關(guān)文章: 道路提取 高分辨率遙感圖像 面向?qū)ο?/b> 道路交叉口提取 道路連接
【摘要】:道路是城市的骨架,是重要的人工地物。作為地理信息系統(tǒng)中的基礎(chǔ)數(shù)據(jù),道路信息能否及時(shí)更新直接影響到在地圖繪制、路徑分析和應(yīng)急處理等方面的應(yīng)用。隨著空間技術(shù)的飛速發(fā)展,高分辨率遙感圖像因具有覆蓋范圍廣、精度高的特點(diǎn)而成為一種重要的地理信息數(shù)據(jù)源。如今從海量影像數(shù)據(jù)中獲取有意義信息的自動提取技術(shù)還相對滯后,從遙感影像中提取道路的自動化程度不高,主要是靠目視識別。現(xiàn)有的技術(shù)已經(jīng)不能滿足遙感圖像處理方面的所面臨的挑戰(zhàn)。同時(shí),隨著分辨率的提高,影像中道路的特征也更加復(fù)雜。過多的紋理和細(xì)節(jié)信息對道路信息的提取產(chǎn)生干擾,加大了道路信息自動提取的難度。近幾年來,雖然在遙感圖像道路自動提取的研究領(lǐng)域提出了很多方法,但目前還沒有成熟可靠的流程。因此,研究從高分辨率圖像中自動提取道路信息具有重要的理論和實(shí)際意義。本文基于道路在圖像中的光譜特征、幾何特征、上下文特征和拓?fù)涮卣?對高分辨率遙感圖像中城市道路的自動提取技術(shù)進(jìn)行了研究,提出了一個(gè)高分辨率圖像道路自動提取的思路,具體包括以下方面的內(nèi)容:首先,在前人研究成果的基礎(chǔ)上總結(jié)了城區(qū)道路在高分辨率圖像中的特征,介紹了高分辨率遙感圖像的特點(diǎn)以及面向?qū)ο蟮难芯糠椒?為道路自動提取方法建立理論基礎(chǔ)。詳細(xì)分析了分水嶺圖像分割算法的原理及其存在的問題,提出了局域同質(zhì)性閾值選擇和區(qū)域合并等改進(jìn)方法。該方法在城市道路影像分割中取得了良好的效果。此外,結(jié)合道路的光譜特征、形狀特征及上下文特征,利用多個(gè)幾何形狀因子對初步分割的影像對象進(jìn)行特征提取,采用多尺度的分析方法建立一定的規(guī)則提取出道路條帶。同時(shí),道路交叉口也是重要的道路信息,本文基于灰度形態(tài)學(xué)和角度紋理特征提出了一種自動提取道路交叉口的方法,補(bǔ)充路網(wǎng)的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。為了進(jìn)一步完善路網(wǎng)信息,采用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)處理道路孔洞和非道路信息等噪聲,并利用拓?fù)溥B接方法對道路條帶和道路交叉口進(jìn)行連接處理。最后,本文選取了一幅城市地區(qū)的高分辨率影像進(jìn)行實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)表明本文提出的方法能比較完整地提取出路網(wǎng)信息,對復(fù)雜的影像環(huán)境具有一定的適應(yīng)性。
【關(guān)鍵詞】:道路提取 高分辨率遙感圖像 面向?qū)ο?/strong> 道路交叉口提取 道路連接
【學(xué)位授予單位】:中國地質(zhì)大學(xué)(北京)
【學(xué)位級別】:碩士
【學(xué)位授予年份】:2015
【分類號】:TP751
【目錄】:
- 摘要5-6
- Abstract6-10
- 第1章 緒論10-16
- 1.1 研究背景和意義10-11
- 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
- 1.3 研究內(nèi)容和技術(shù)路線13-15
- 1.3.1 研究內(nèi)容13-14
- 1.3.2 技術(shù)路線14-15
- 1.4 論文安排15
- 本章小結(jié)15-16
- 第2章 道路提取的理論及技術(shù)基礎(chǔ)16-27
- 2.1 城市道路的影像特征16-17
- 2.1.1 城市道路的基本特征16-17
- 2.1.2 高分辨率影像中的道路特征17
- 2.2 圖像分割技術(shù)17-19
- 2.2.1 圖像分割的定義17-18
- 2.2.2 圖像分割算法簡介18-19
- 2.3 面向?qū)ο蟮挠跋穹治龇椒?/span>19-22
- 2.3.1 面向?qū)ο笥跋穹治龇椒ê喗?/span>19-20
- 2.3.2 面向?qū)ο蠓椒ㄑ芯矿w系與方法20-22
- 2.4 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)22-26
- 2.4.1 數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的定義22-23
- 2.4.2 結(jié)構(gòu)元素的定義23
- 2.4.3 二值形態(tài)學(xué)23-25
- 2.4.4 灰度形形態(tài)學(xué)25-26
- 本章小結(jié)26-27
- 第3章 改進(jìn)的分水嶺圖像分割算法27-35
- 3.1 遙感圖像預(yù)處理27-28
- 3.1.1 直方圖均衡化27
- 3.1.2 中值濾波27-28
- 3.2 分水嶺算法原理28-30
- 3.2.1 梯度圖29
- 3.2.2 標(biāo)記圖像29-30
- 3.2.3 淹沒過程30
- 3.3 改進(jìn)的分水嶺算法30-34
- 3.3.1 局域同同質(zhì)性閾值值的選擇30-31
- 3.3.2 剔除局部極小值小面積區(qū)域31-32
- 3.3.3 去除小斑塊32
- 3.3.4 區(qū)域合并32-34
- 本章小結(jié)34-35
- 第4章 面向?qū)ο蟮牡缆诽卣魈崛?/span>35-41
- 4.1 基于對象特征的道路提取35-38
- 4.1.1 最小外接矩形的計(jì)算35-36
- 4.1.2 矩形度36
- 4.1.3 形狀因子36
- 4.1.4 對象特征在道路提取中的應(yīng)用36-38
- 4.2 陰影遮擋處理38-40
- 本章小結(jié)40-41
- 第5章 道路交叉口的自動提取41-52
- 5.1 技術(shù)路線41-42
- 5.22 道路交叉口粗提取42-44
- 5.2.1 Roberts梯度變換42-43
- 5.2.2 多尺度形態(tài)學(xué)運(yùn)算43
- 5.2.3 候選道路交叉口特征提取43-44
- 5.3 角度紋理精提取44-49
- 5.3.1 角度紋理特征提取44-46
- 5.3.2 波谷檢測46-48
- 5.3.3 道路交叉口的確定48-49
- 5.4 道路交叉口提取效果分析49-51
- 本章小結(jié)51-52
- 第6章 道路提取后處理52-60
- 6.1 形態(tài)學(xué)后處理52-54
- 6.1.1 孔洞填充52-53
- 6.1.2 縫隙連接53
- 6.1.3“同譜異物”噪聲處理53-54
- 6.2 道路拓?fù)溥B接54-59
- 6.2.1 方向延伸算法及連接54-58
- 6.2.2 道路交叉口的連接58-59
- 本章小結(jié)59-60
- 第7章 道路自動提取實(shí)驗(yàn)60-71
- 7.1 影像預(yù)處理60-61
- 7.2 圖像分割61-62
- 7.3 面向?qū)ο筇卣魈崛?/span>62-64
- 7.3.1 主干道路的提取62-64
- 7.3.2 次要路段的提取64
- 7.4 道路交叉口提取64-66
- 7.5 道路提取后處理66-70
- 7.5.1 主干道路形態(tài)學(xué)處理66-67
- 7.5.2 方向延伸67-68
- 7.5.3 道路交叉口連接68-69
- 7.5.4 道路連接69-70
- 7.6 實(shí)驗(yàn)結(jié)果說明70
- 本章小結(jié)70-71
- 第8章 結(jié)論與展望71-73
- 致謝73-74
- 參考文獻(xiàn)74-78
- 附錄78
【參考文獻(xiàn)】
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,本文編號:956305
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