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基于彩色航空影像的阴影检测算法研究

作　者: 商云霞
导　师: 王家海
学　校: 辽宁工程技术大学
专　业: 摄影测量与遥感
关键词: 航空影像阴影检测图像分割色彩空间概率密度函数
分类号: TP391.41
类　型: 硕士论文
年　份: 2008年
下　载: 95次
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内容摘要

彩色航空影像在城市的现代化规划和管理中发挥着巨大的作用。在彩色航空影像成像过程中,由于成像技术、成像条件等各种因素的限制和影响,彩色航空影像存在着或多或少的降质现象,阴影就是典型的降质现象。它的存在会影响后续的许多遥感图像处理操作,如:图像匹配、模式识别、地物自动检测和提取等操作。因此,研究图像阴影检测是非常必要的。本文主要对航空影像阴影检测方法进行了研究,具体的研究工作和创新之处体现在以下几个方面:(1)阴影的性质是阴影检测算法的理论依据。因此本文详细总结分析了阴影的定义、阴影形成的机理、阴影的几何性质和光谱性质,以及阴影存在的优缺性。同时,本文还总结了目前存在的各种色彩空间的特点和性质,及其之间的相互转化关系,最后引出色彩恒常理论。(2)总结分析了已有阴影检测算法,汲取他人的算法思想和设计思路。尝试了五种阴影检测方案的设计,包括基于色调、基于绿色通道与蓝色通道的差值影像、基于亮度与饱和度的差值影像、基于区域生长图象分割技术和基于形态学方法。其中方案四、五由本人独立提出,为了追求更高的阴影检测结果,本文在上述五种阴影检测方案的基础上,运用D-S证据理论,尝试了有机融合以上方案,得到了更好的效果。(3)本文基于Matlab软件开发平台,编程实现各种色彩空间的转换,色调、饱和度、亮度、灰度、绿色及蓝色通道图像的提取,并实现了本文提到的所有阴影检测算法。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-8
1 绪论  8-14
  1.1 研究意义  8-9
  1.2 研究现状  9-12
  1.3 内容及章节安排  12-14
    1.3.1 论文主要内容  12
    1.3.2 论文章节安排  12-14
2 阴影的特征分析及色彩空间的选择  14-27
  2.1 阴影产生的光学机理  14-15
  2.2 彩色不变量的局限性  15-16
  2.3 阴影的几何性质  16-18
    2.3.1 阴影的类型  16-17
    2.3.2 阴影边缘的类型  17-18
    2.3.3 阴影的形状  18
  2.4 阴影的颜色特征  18-20
  2.5 阴影的光谱性质  20-21
  2.6 阴影的利弊分析  21-22
  2.7 色彩空间的选择分析  22-25
    2.7.1 RGB 色彩空间  22-23
    2.7.2 L﹡U﹡V﹡色彩空间  23-24
    2.7.3 HSI 色彩空间  24-25
  2.8 本章小结  25-27
3 航空影像阴影检测算法模型研究  27-34
  3.1 阴影检测方法的分类  27-28
  3.2 现有阴影检测算法原理及其优缺点分析  28-34
    3.2.1 基于静态影像的阴影检测方法  28-32
    3.2.2 基于动态影像的阴影检测算法  32-34
4 阴影提取算法设计  34-49
  4.1 阴影提取方案选择  34-42
    4.1.1 方案一：色调直方图单阈值分割  34-36
    4.1.2 方案二：绿色通道与蓝色通道差值影像分割  36-38
    4.1.3 方案三：亮度与饱和度差值影像分割  38-39
    4.1.4 方案四：区域生长分割法  39-40
    4.1.5 方案五：基于形态学的一种新方法  40-41
    4.1.6 五种方案分析  41-42
  4.2 D-S 证据理论  42-44
    4.2.1 D-S 证据理论的定义  42
    4.2.2 D-S 证据理论中的合成规则  42-43
    4.2.3 BPAF 的计算  43-44
  4.3 区域分割  44-46
  4.4 算法流程设计  46
  4.5 阴影检测精度评价  46-47
  4.6 本章小结  47-49
5 实验与分析  49-62
  5.1 实验数据与平台  49-50
  5.2 航空影像阴影提取实验  50-60
    5.2.1 方案一实验  50-52
    5.2.2 方案二实验  52-53
    5.2.3 方案三实验  53-55
    5.2.4 方案四实验  55-56
    5.2.5 方案五实验  56-57
    5.2.6 D-S 证据理论方法实现  57-58
    5.2.7 参数设置  58
    5.2.8 影像 B 实验  58-60
  5.3 阴影提取结果分析  60-62
6 结论与展望  62-64
  6.1 研究总结  62-63
  6.2 展望  63-64
攻读学位期间已发表的学术论文及科研成果  64-65
致谢  65-66
参考文献  66-68

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