顧及幾何特征的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)高分辨率遙感道路提取方法研究.pdf

1、隨著遙感技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，高分辨率遙感為人們提供了高質(zhì)量和豐富的數(shù)據(jù)源。道路是基礎(chǔ)地理信息中的重要基礎(chǔ)要素，道路網(wǎng)的高效率、高精度提取對(duì)地圖制圖、數(shù)據(jù)更新具有十分重要的意義，而高分辨率遙感技術(shù)已成為道路網(wǎng)信息獲取的重要手段。道路信息在遙感影像中呈現(xiàn)出以下特征:寬度基本一致長(zhǎng)度長(zhǎng)的幾何特征、灰度在局部區(qū)域變化緩慢的輻射特征、魯棒性強(qiáng)的光譜特征、道路之間相互連接成網(wǎng)絡(luò)的拓?fù)涮卣?、道路在現(xiàn)實(shí)中所實(shí)現(xiàn)的功能特征以及道路與周?chē)鷧^(qū)域相關(guān)聯(lián)

2、的上下文特征。如何從豐富的高分辨率遙感數(shù)據(jù)中提取道路網(wǎng)是遙感目標(biāo)提取的重要內(nèi)容。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)作為應(yīng)用數(shù)學(xué)的一個(gè)重要分支，它是通過(guò)探測(cè)目標(biāo)圖像的形態(tài)特征來(lái)研究目標(biāo)圖像的空間結(jié)構(gòu)從而對(duì)圖像進(jìn)行各種處理的分析工具，它的基本思想是用具有一定形態(tài)特征的結(jié)構(gòu)元素去度量和提取圖像中對(duì)應(yīng)的形狀目標(biāo)以達(dá)到對(duì)圖像分析和識(shí)別的目的。數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)在計(jì)算機(jī)視覺(jué)、圖像處理和分析、模式識(shí)別、測(cè)繪等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。本文基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)理論和算法，結(jié)合遙感影像中道

3、路的幾何特征對(duì)高分辨率遙感影像的道路網(wǎng)信息進(jìn)行提取。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴闡述了道路網(wǎng)提取的意義，介紹了國(guó)內(nèi)外數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)應(yīng)用于圖像處理和道路信息獲取的研究概況。⑵介紹了數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的理論和基本運(yùn)算，主要對(duì)二值形態(tài)學(xué)和灰度形態(tài)學(xué)的理論、算法和代數(shù)性質(zhì)做了闡述。⑶分析了高分辨率遙感影像道路提取的特殊性與難點(diǎn)，運(yùn)用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)開(kāi)、閉運(yùn)算，Top-Hat變換，閾值分割，形態(tài)細(xì)化等算法，在模擬影像上實(shí)現(xiàn)了道路信息的精確提取。⑷在對(duì)遙感影像

4、中道路特征進(jìn)行深入研究與分析的基礎(chǔ)上，充分顧及道路的幾何特征，把在模擬影像上準(zhǔn)確實(shí)現(xiàn)道路提取的數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)算法應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)影像中的道路網(wǎng)提取。采用形態(tài)開(kāi)運(yùn)算對(duì)實(shí)驗(yàn)影像去噪;閉運(yùn)算用于填補(bǔ)道路提取過(guò)程中的漏洞;利用閾值分割方法對(duì)影像進(jìn)行分割;最后通過(guò)細(xì)化運(yùn)算得到道路的中心線信息，進(jìn)而得到完整的道路網(wǎng)提取結(jié)果。本項(xiàng)研究表明，在充分顧及遙感影像中道路幾何特征的基礎(chǔ)上，運(yùn)用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)方法在高分辨率遙感影像中提取道路，具有較好的提取效果和較高的幾何精