[发明专利]一种基于高分辨率遥感图像的矩形建筑物提取方法及系统

权利要求书

1.一种基于高分辨率遥感图像的矩形建筑物提取方法，其步骤包括：

1)提取高分辨率遥感图像中的直线段特征，然后根据直线段间的空间关系，将图像中相邻的、角度近似的直线段拟合成新的直线段；

2)利用直线段提取结果提取直角结构，然后组织直角结构组成矩形结构元素；

3)对于未能组合出完整矩形结构的孤立直角结构以及U型结构，利用图像梯度信息补充未提取的边界，得到建筑物的矩形结构提取结果。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)在提取所述直线段特征之前，对遥感图像进行预处理，以平滑图像噪声，保持边缘信息；步骤3)之后还包括后处理步骤：剔除部分虚假矩形建筑物目标，合并同一屋顶上重叠的多个矩形。

3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，采用双边滤波器进行所述预处理。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤1)利用LSD直线段提取算法提取图像中的直线段特征。

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤2)首先根据空间关系将直线段组成直角结构，然后以直角结构为基础进一步组合，将两个直角结构组成U型结构，再将两个U型结构或一个U型结构和一个直角结构组成矩形结构元素，具体包括下述子步骤：

2-1)直角结构提取：根据线段间的空间关系，利用距离和夹角阈值搜索出所有可能形成直角的线段对；然后在交点处打断T字型和十字型组合的线段，再根据打断后线段长度进行抑制，忽略短线段，生成相应的直角结构元素；

2-2)U型结构提取：U型结构由两个直角结构组成，是组成矩形的中间结构元素，遍历每一个直角结构元素，在其邻域内根据如下准则逐步筛选最合适的直角结构元素，与之合并形成U型结构：

a.两个结构元素间距离小于阈值，且有一条公共边，所述公共边是指相邻两个结构元素中的各一条边，它们之间的夹角小于阈值且距离小于阈值，

b.直角开口方向不相同，

c.在当前直角结构L两条边所包围的象限内，

d.满足以上条件且两直角结构直角顶点距离最近；

合并两个最佳匹配直角结构生成U型结构：保留非公共边，作为U型的两个侧边；将两个直角顶点连接作为U型的底边；

2-3)矩形结构提取：得到U型结构后，进一步与其他U型结构或直角结构元素进行合并，组成矩形结构，合并两个U型结构的方法是遍历每个U型结构，在其邻近空间内按如下规则搜索能与之合并的最佳U型结构元素：

a.两个结构元素间距离小于阈值，且两条侧边都是公共边，

b.两个U型开口方向相反，

c.另一个U型的底边在当前U型底边的开口方向的一侧，

d.满足以上条件，且与当前U型结构底边距离最近；

合并两个最佳匹配的U型结构：将两个U型的四个直角顶点作为矩形的四个顶点，对未能找到匹配U型的U型结构，在其邻近空间内按如下规则搜索能与之合并的最佳直角结构：

a.两个结构元素间距离小于阈值，且有一条公共边，

b.共线边不为U型结构底边，

c.直角结构与U型结构除公共边顶点外的其他顶点在公共边的同一侧，

d.直角结构的公共边延伸方向与U型结构的公共边延伸方向相反，

e.满足以上条件，且直角顶点与U型底边距离最近；

合并当前U型结构与最佳匹配的直角结构，U型两个底角与直角结构直角顶点组成矩形的三个顶点，第四个顶点是U型的不属于公共边的侧边与直角中不属于公共边的直角边的交点。

6.如权利要求5所述的方法，其特征在于：步骤2-1)提取直角结构时，对于包含直角特征的建筑物阴影，将阴影构成的虚假直角结构删除，以减少阴影对矩形建筑提取的干扰；为检测直角结构是否为阴影的轮廓，在直角结构内侧为每条直角边建立一个固定宽度的缓冲区，通过缓冲区内包含的像素灰度值判别该直角元素是否为阴影轮廓。