[发明专利]基于高分辨率SAR图像的城市高层建筑物高度提取方法及装置

权利要求书

1.一种基于高分辨率SAR图像的城市高层建筑物高度提取方法，包括：

对原始高分辨率SAR图像采用非局部滤波，对滤波后SAR图像分割获取匀质区域，然后从中提取阴影区和高亮区，并利用阴影区和高亮区在距离向的位置关系确定建筑物候选区；

针对独立高亮的建筑物候选区提取其最小外接矩形，计算矩形区域内距离向上每一行的亮线长度并记录其所在行位置，并基于该长度和行位置属性利用聚类算法对其进行聚类；

获取聚类后的每个类别所对应的二值区域，基于叠掩区平行四边形几何形状的限制，利用仿射变换和最小二乘方法对其进行拟合，获取优化后的建筑物候选区；其中，所述仿射变换包括：获取该二值区域的最小外接矩形，基于该矩形边界通过仿射变换最大限度匹配二值区域的边界；令矩形边界点为，；二值区域真实边界为，，仿射变化得到的边界，，则仿射变换的公式为：

其中，为水平方向的拉伸因子，为水平方向的偏移量，为错切参数，且

；

其中，所述拟合包括：为获取与的最佳匹配，将作为的替代值代入上述仿射变换公式，基于最小二乘方法获取，和三个参数，计算公式为：

其中为中参与参数计算的总像元个数；

基于叠掩区的像元长度、像元采样间隔和雷达入射角计算建筑物高度。

2.根据权利要求1所述的基于高分辨率SAR图像的城市高层建筑物高度提取方法，其中，所述聚类算法采用Affinity Propagation聚类算法，包括以下步骤：

统计最小外接矩形区域内每一行上的亮线长度为，行坐标为，则每一行构建为一个数据点，最终获取数据集，其中，刻画的是叠掩区长度的相似性，刻画的是距离上的邻近性，令是一个刻画点之间相似度的矩阵，表示与之间的相似度；

采用AP算法进行迭代计算，以更新两个吸引信息矩阵和归属信息矩阵，所述吸引信息矩阵和归属信息矩阵存在交替。

3.根据权利要求2所述的基于高分辨率SAR图像的城市高层建筑物高度提取方法，其中，所述吸引信息矩阵中的每个元素描述的是数据对象适合作为数据对象的聚类中心的程度，表示从到的消息；

所述归属信息矩阵中的每个元素描述的是数据对象选择数据对象作为其聚类中心的适合程度，表示从到的消息。

4.根据权利要求3所述的基于高分辨率SAR图像的城市高层建筑物高度提取方法，其中，

所述吸引信息矩阵的初始值为0，迭代计算方式如下：

其中定义为

当与都为1时，为与之间的欧式距离；

所述归属信息矩阵的初始值为0，迭代计算方式如下：

；

在进行迭代时，如果这些决策经过若干次迭代之后保持不变、或者算法执行超过设定的迭代次数、或者一个小区域内的关于样本点的决策经过数次迭代后保持不变，则算法结束。

5.根据权利要求4所述的基于高分辨率SAR图像的城市高层建筑物高度提取方法，其中，在AP算法更新信息时引入了衰减系数，以避免震荡，每条信息被设置为它前次迭代更新值的倍加上本次信息更新值的倍，即：

。

6.根据权利要求1所述的基于高分辨率SAR图像的城市高层建筑物高度提取方法，其中，所述拟合还包括：

首先，需要建立与之间的一一对应关系；

叠掩区形成的平行四边形的水平边界上的点不参与计算，其余边界点可根据建立稳定的一一对应关系，并参与仿射变换参数的解算。

7.根据权利要求1所述的基于高分辨率SAR图像的城市高层建筑物高度提取方法，其中，基于叠掩区的像元长度、像元采样间隔和雷达入射角计算建筑物高度包括：

在获取叠掩区平行四边形后，计算其距离向像元长度为，配合图像距离向采样间隔，雷达入射角，建立建筑物高度反演公式为：

。

8.一种基于高分辨率SAR图像的城市高层建筑物高度提取装置，包括：

选取区域模块，其配置为对原始高分辨率SAR图像采用非局部滤波，对滤波后SAR图像分割获取匀质区域，然后从中提取阴影区和高亮区，并利用阴影区和高亮区在距离向的位置关系确定建筑物候选区；

聚类分析模块，其配置为针对独立高亮的建筑物候选区提取其最小外接矩形，计算矩形区域内距离向上每一行的亮线长度并记录其所在行位置，并基于该长度和行位置属性利用聚类算法对其进行聚类；

建筑物叠掩区提取模块，其配置为获取聚类后的每个类别所对应的二值区域，基于叠掩区平行四边形几何形状的限制，利用仿射变换和最小二乘方法对其进行拟合，获取优化后的建筑物候选区；其中，所述仿射变换包括：获取该二值区域的最小外接矩形，基于该矩形边界通过仿射变换最大限度匹配二值区域的边界；令矩形边界点为，；二值区域真实边界为，，仿射变化得到的边界，，则仿射变换的公式为：

其中，为水平方向的拉伸因子，为水平方向的偏移量，为错切参数，且

；

其中，所述拟合包括：为获取与的最佳匹配，将作为的替代值代入上述仿射变换公式，基于最小二乘方法获取，和三个参数，计算公式为：

其中为中参与参数计算的总像元个数；

计算模块，其配置为基于叠掩区的像元长度、像元采样间隔和雷达入射角计算建筑物高度。