高分辨率遙感影像道路網(wǎng)提取方法研究.pdf

1、隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的快速發(fā)展，遙感影像的空間分辨率日益提高，如何從高分辨率影像中準(zhǔn)確、高效地采集感興趣地形要素（道路、居民地等）一直是測(cè)繪界學(xué)者研究的熱點(diǎn)與難點(diǎn)。遙感影像道路提取是攝影測(cè)量方法成圖中重要的要素之一，也是國(guó)內(nèi)外學(xué)者關(guān)注的重點(diǎn)。論文針對(duì)高分辨率遙感影像道路網(wǎng)提取理論與方法展開(kāi)研究，采用先提取交叉口后搜索交叉口間道路段的方法構(gòu)建整幅影像道路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，分別對(duì)影像交叉口提取方法及道路段路徑匹配搜索方法進(jìn)行了深入研究，完成的主要工作

2、及創(chuàng)新點(diǎn)有：
　　（1）根據(jù)影像上道路網(wǎng)呈現(xiàn)的特征構(gòu)建了高分辨率影像道路網(wǎng)模型，設(shè)計(jì)了道路網(wǎng)提取的基本方法
　　與中低分辨率遙感影像不同，道路在高分辨率影像上表現(xiàn)為具有一定形狀的帶狀特征，道路網(wǎng)表現(xiàn)為具有連通性及特定拓?fù)潢P(guān)系的道路段集合。為了提取高分辨率影像道路網(wǎng)，本文采用基于交叉口檢測(cè)的道路網(wǎng)提取思想，首先檢測(cè)道路交叉口位置并識(shí)別交叉口屬性，然后進(jìn)行交叉口間路徑搜索并構(gòu)建道路網(wǎng)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)。本文在詳細(xì)分析高分辨率影像道路網(wǎng)特征

3、基礎(chǔ)上，介紹了高分辨率影像道路網(wǎng)模型構(gòu)建過(guò)程及方法，并對(duì)道路網(wǎng)提取中各關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了詳細(xì)闡述。
　?。?）為了提高交叉口檢測(cè)效率，在道路網(wǎng)初檢測(cè)基礎(chǔ)上利用可變形部件模型思想計(jì)算交叉口概略位置
　　道路交叉口是道路網(wǎng)中的重要目標(biāo)，對(duì)構(gòu)建道路拓?fù)潢P(guān)系具有連接性作用。本文認(rèn)為提取道路網(wǎng)的前提是準(zhǔn)確地獲取道路交叉口位置與屬性。為了提高交叉口檢測(cè)效率，本文首先利用視覺(jué)顯著性理論對(duì)影像場(chǎng)景進(jìn)行分析，通過(guò)計(jì)算影像全局顯著性特征圖獲取道路網(wǎng)

4、候選區(qū)域。然后采用基于可變形部件模型思想提取交叉口概略位置，根據(jù)交叉口幾何形狀特點(diǎn)將其視為具有一定形變的部件模型，通過(guò)訓(xùn)練交叉口樣本構(gòu)建不同類(lèi)型交叉口模型并計(jì)算模型參數(shù)，然后利用模型在影像上匹配搜索交叉口位置。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，算法能夠有效地獲取道路交叉口概略位置，提取的交叉口完整性高，可作為下一步交叉口精確定位及屬性識(shí)別準(zhǔn)備數(shù)據(jù)。
　?。?）針對(duì)交叉口準(zhǔn)確定位及類(lèi)型識(shí)別問(wèn)題，提出了基于語(yǔ)義規(guī)則的交叉口提取識(shí)別方法
　　在獲取交

5、叉口概略位置后，需準(zhǔn)確確定交叉口區(qū)域位置以及交叉口屬性（道路分支個(gè)數(shù)）。為了對(duì)影像交叉口位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位，提出了基于語(yǔ)義規(guī)則的道路交叉口定位及屬性識(shí)別方法。在對(duì)交叉口目標(biāo)進(jìn)行建模時(shí)，將其視為由交叉口同質(zhì)區(qū)域及邊界構(gòu)成的面對(duì)象，結(jié)合交叉口同質(zhì)區(qū)域輻射、紋理、幾何特征制定語(yǔ)義規(guī)則，并通過(guò)語(yǔ)義特征匹配方法準(zhǔn)確計(jì)算交叉口位置。此外，根據(jù)交叉口同質(zhì)區(qū)域邊界像素與中心點(diǎn)像素之間距離函數(shù)判斷交叉口類(lèi)別。實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示算法能夠準(zhǔn)確獲取交叉口區(qū)域位置與類(lèi)型

6、，并且提取效果優(yōu)于傳統(tǒng)方法。
　　（4）針對(duì)影像交叉口之間道路路徑搜索問(wèn)題，設(shè)計(jì)了針對(duì)不同場(chǎng)景的道路段路徑搜索方法
　　在獲取交叉口位置及類(lèi)別后，如何進(jìn)行交叉口間道路段連接是提取道路網(wǎng)的關(guān)鍵。為了解決影像道路段路徑搜索問(wèn)題，本文對(duì)基于方向紋理特征的道路節(jié)點(diǎn)提取方法進(jìn)行改進(jìn)，在計(jì)算方向紋理特征時(shí)引入路面視覺(jué)顯著性特征，使其能夠?qū)Σ煌瑘?chǎng)景路面進(jìn)行處理。分別根據(jù)場(chǎng)景中無(wú)干擾因素及場(chǎng)景中存在干擾因素時(shí)的道路視覺(jué)特征設(shè)計(jì)不同提取策略。