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高分辨率遥感影像道路提取方法研究

作　者: 王双
导　师: 曹国
学　校: 南京理工大学
专　业: 模式识别与智能系统
关键词: 高分辨率遥感影像道路提取 GIS信息 Ribbon Snake模型 path opening 有损道路
分类号: U495
类　型: 硕士论文
年　份: 2014年
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内容摘要

道路信息是一种重要的基础地理信息,从高分辨率遥感影像中提取道路可用于GIS数据的自动获取和更新、目标检测、图像匹配以及数字测图等,是人工智能、计算机视觉、遥感科学以及摄影测量等领域的研究重点之一,具有极其重要的科学意义与实用价值。本文对高分辨率遥感影像道路的提取方法进行了深入的研究,并结合高分辨率遥感影像中道路的特点,对现有的道路提取方法做出了一些有益的改进。首先,实现了基于GIS信息与Ribbon Snake模型的高分辨率遥感影像道路的自动提取。利用GIS数据构造的B样条曲线作为道路的初始中心线,并根据道路区域的纹理特征设计区域能量函数,通过自动调节各能量函数在总能量函数中所占的权重以及控制点的搜索范围,实现了模型的分级演化。实验证明了该方法在初始轮廓曲线远离目标位置情况下的有效性。其次,改进了path opening方法中的邻接图以提取曲率较大的道路,并将path opening与Ribbon Snake模型相结合,用于高分辨率遥感影像道路的自动精确提取。通过path opening操作获取初始道路中心线,由Ribbon Snake模型进行精确定位,得到准确光滑的道路中心线以及两条道路边界,通过实验验证了该方法的可行性与有效性。最后,提出了一种基于改进path opening的有损道路自动提取新方法。该方法巧妙地将path opening算法中的最大路径长度λ与区域的几何特征相结合,建立了道路区域的判定准则。通过实验对比分析,从实验效果和算法效率两个角度证明了该方法的有效性和优越性。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-5
目录  5-7
1 绪论  7-15
  1.1 研究背景及意义  7-8
  1.2 高分辨率遥感影像道路特征分析  8-9
  1.3 遥感影像道路提取的研究现状  9-14
    1.3.1 半自动道路提取方法  10-11
    1.3.2 全自动道路提取方法  11-14
  1.4 本文主要研究内容和结构安排  14-15
2 Ribbon Snake模型在遥感影像道路提取中的应用  15-27
  2.1 引言  15
  2.2 Snake模型的基本理论  15-18
    2.2.1 Snake模型的基本思想  15-16
    2.2.2 Snake模型的数学表示  16-17
    2.2.3 Snake模型的收敛方法  17-18
  2.3 Ribbon Snake模型在道路提取中的应用  18-21
    2.3.1 Ribbon Snake模型的定义  18-20
    2.3.2 改进的Ribbon Snake模型  20-21
    2.3.3 外部约束能量的设计  21
  2.4 基于GIS信息与Ribbon Snake模型的遥感影像道路自动提取  21-26
    2.4.1 算法的具体步骤  22-23
    2.4.2 实验结果和分析  23-26
  2.5 小结  26-27
3 路径形态学在遥感影像道路提取中的应用  27-43
  3.1 引言  27
  3.2 数学形态学方法  27-30
    3.2.1 数学形态学的基本思想  27
    3.2.2 基本的形态学操作  27-30
  3.3 路径形态学方法  30-35
    3.3.1 路径形态学的基本原理  30-31
    3.3.2 路径形态学的定义  31-33
    3.3.3 邻接图的设计  33-34
    3.3.4 path opening算法  34-35
  3.4 path opening在道路提取中的应用  35-37
    3.4.1 邻接图的改进  35-37
  3.5 path opening与Ribbon Snake结合的高分辨率遥感影像道路提取  37-42
    3.5.1 高分辨率遥感影像道路自动精确提取方法  37-38
    3.5.2 提取道路中心线的方法与步骤  38-41
    3.5.3 Ribbon Snake模型优化道路提取结果  41-42
  3.6 小结  42-43
4 高分辨率遥感影像有损道路提取的方法研究  43-54
  4.1 引言  43
  4.2 基于incomplete path opening的遥感影像有损道路自动提取  43-45
    4.2.1 不完整路径算子的基本原理  43-44
    4.2.2 IOPO算法  44-45
  4.3 基于改进path opening的遥感影像有损道路自动提取  45-48
    4.3.1 路径算子和不完整路径算子在有损道路提取中的应用  46
    4.3.2 一种基于改进path opening的有损道路自动提取方法  46-48
  4.4 实验结果与分析  48-52
    4.4.1 实验效果比较与分析  48-52
    4.4.2 算法运行时间比较与分析  52
  4.5 小结  52-54
5 总结与展望  54-57
  5.1 总结  54-55
  5.2 未来工作展望  55-57
致谢  57-58
参考文献  58-63
附录  63

高分辨率遥感影像道路提取方法研究

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