[发明专利]一种光学遥感图像的屋顶视角校正方法

说明书

本发明公开了一种光学遥感图像的屋顶视角校正方法，用于实现非正射情况下高层建筑物屋顶实际位置判定，该方法包括如下步骤：步骤1：采集并标注包含建筑物屋顶与墙体的原始光学遥感图像数据，将数据随机分为训练集、验证集和测试集；步骤2：训练和优化深度学习模型，获得目标像素级分类结果；步骤3：利用建筑物墙体与屋顶的相对位置关系，提取屋顶视角偏移主方向；步骤4：计算每个屋顶的视角偏移长度；步骤5：依据屋顶视角偏移长度，将屋顶位置移动到正射情况下的标准位置。本发明解决了现有建筑物提取方法只关注图像本身而忽略地理信息的问题，对建筑物的提取更加精细，易于实现计算自动化。

技术领域

本发明属于光学遥感图像处理与分析技术领域，具体涉及一种城市高层建筑物密集区域的屋顶实际位置判定技术。

背景技术

随着高分辨率遥感卫星技术的发展与进步，卫星图像的分辨率、拍摄频率都越来越高，为土地覆盖提取、地物变换监测等工作提供了更多、更可靠的数据支持。在城市遥感地物分类中，针对城市建筑物的准确分类对城市土地利用分类和变化监测具有意义。由于城市建筑物类别复杂、外观不同、高度不一、材质各异，在遥感图像呈现多样化的形状、纹理特征，建筑物提取常常成为遥感图像分类中的难点和关键问题。

通常情况下，提取建筑物所使用的遥感影像，按照遥感图像清晰度可以分为中低分辨率遥感影像以及高分辨率遥感影像。高分辨率遥感影像分辨率通常小于2m，从图像上能较准确的分辨建筑物轮廓，利用计算机视觉方法，能够更好的对建筑物对象的整体轮廓进行提取。例如，尹峰等提出了一种.基于角点的高分辨率遥感影像建筑物提取(地理空间信息，2018年)，付乾坤等提出了一种基于形态学建筑物指数的城市建筑物提取及其高度估算方法(遥感技术与应用，2015年)，中国专利申请CN2017105577771公开了一种基于边缘点特征的高分辨率遥感图像配准方法，中国专利申请CN2015109960542公开了一种基于多特征点的遥感图像配准方法。上述方法在提取建筑物以及遥感图像配准时，所使用的高分辨率遥感影像通常是正射情况下获得的遥感影像。这种情况下由于影像垂直投影，即使地面存在高低起伏也只产生较少的偏移，此时的地面即成像面可被近似看作一个平面，因此遥感图像上的图像像元坐标可直接反映地物的实际地理位置。

然而，在实际工作中，由于多种因素的影响，很多卫星影像并非理想情况下的正射影像，由于拍摄视角倾斜，造成大量高层建筑物对侧后方的地面形成遮挡，这时的成像面并非平面，图像像元坐标不能反映地物的实际地理位置。针对上述情况，现有方法难以处理对卫星拍摄角度问题，并且仅关注卫星图像的分类、识别算法，而未考虑到图像所隐含的地理信息；同时，现有方法通常将建筑物的房顶和墙体作为一个整体进行考虑，对建筑物分类提取不够精细，仅关注建筑物提取问题本身，未进行更加深入的分析。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明提出一种基于高分辨率光学遥感图像的屋顶视角校正方法，用于实现非正射情况下城市高层建筑物密集区域屋顶实际位置判定。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种光学遥感图像的屋顶视角校正方法，用于实现非正射情况下高层建筑物屋顶实际位置判定，该方法包括如下步骤：

步骤1：采集并标注包含建筑物屋顶与墙体的原始光学遥感图像数据，将数据随机分为训练集、验证集和测试集；

步骤2：训练和优化深度学习模型，获得目标像素级分类结果；

步骤3：利用建筑物墙体与屋顶的相对位置关系，提取屋顶视角偏移主方向；

步骤4：计算每个屋顶的视角偏移长度；

步骤5：依据屋顶视角偏移长度，将屋顶位置移动到正射情况下的标准位置。

进一步地，所述分类结果包括建筑屋顶、墙体，从而获得建筑物屋顶和墙体的分割结果。

进一步地，所述步骤3包括如下子步骤：