[发明专利]一种高分辨率光学影像中直角建筑物的标绘方法

摘要

本发明公开了一种高分辨率光学影像中直角建筑物的标绘方法。包括以直角建筑作为标绘研究对象，以最小MBR定义建筑物主方向，以标绘的面积和周长作为评价标准，结合最小外包矩形约束来拟合直角建筑物各直线边界，通过方向决策器判别各直线交点的拐角规则并把各交点按规则连接成封闭的多边形，实现直角建筑物标绘。本发明充分考虑了建筑的直角特征，以及在确定建筑物的直角点时没有被限制在现有的轮廓点上，而是能衍生出新的数据点来表示角点，提高了提取精度，同时解决了现有方法中光学影像直角建筑物的标绘精度不高、鲁棒性不足和拟合优化策略欠佳的问题。

主权项

1.一种高分辨率光学影像中直角建筑物的标绘方法，其特征在于具体步骤为：(1)对高分辨率遥感影像选择一个合适的分割尺度进行多尺度影像分割；将影像分割为同质区域，保证影像分割达到高优化程度；分割时依据不同尺度的对象区域采取不同的分割尺度，当影像中目标尺度比较大时则选择较大的尺度参数；当提取目标对象较小时则选择较小的分割参数；(2)将遥感影像多尺度分割之后利用专家系统获取样本的分类参数以确定判别规则来分类；确定建筑物的候选区域；(3)分析样本数据的特征值并确定分类阈值；建立CART分类树的精度表；依据SPSS中建立起的CART规则信息，在eCognition中重新建立软件能够读取的分类规则进行建筑物的提取；(4)根据形态学的膨胀、腐蚀、开运算、闭运算数学原理预处理粗提取的建筑物信息，并将经过形态学处理的图像边界描述表达出来；(5)采用Canny算子通过滤波，增加，检测这三个过程进行轮廓的提取，属于是先平滑后求导数的方法；(6)寻找获取建筑物的最小外接矩形即MBR，方法是将轮廓绕其质心顺时针旋转，每次都旋转相同的角度，然后记录旋转的角度和MBR顶点坐标，计算出MBR的周长和面积；然后继续旋转直至旋转了360°回去原始位置；然后从获得的MBR集合中找出面积或者周长最小的MBR，及其对应旋转的角度；最后将获取的最小面积MBR逆时针旋转f度，得到的矩形就是轮廓的面积最小MBR；(7)定义建筑物的主导方向，重构正交屋顶边界，第一步是确定正交边界多边形的主方向，占主导地位方向的一对轴彼此正交的并代表了正交边界边缘的取向，每个边界边缘应平行的主导方向之一，主方向的确定是根据最小MBR来定的，用最小MBR中较长的边的走向作为建筑物的主方向；较短边的走向作为副主方向；(8)获取构成直角建筑物各边到最小MBR的一对直角边的距离，由于建筑物的边界由坐标点表示的，这一过程能转成计算构成边的点集到直角边的距离，利用聚类的方法把所得到的距离值分成N类，每一类用其平均值D表示距离直线的距离，而N表示的值就是构成直角建筑物的边数；然后就是将N个距离值对应的最小MBR边平移D个单位以此来拟合建筑物的各个边；(9)通过步骤(8)拟合的建筑物的边界，获得彼此正交的直线，计算各个直线的交点，以此来表示建筑物的角点或者位于边界线上的点；(10)通过“一个点的行走方向”将交点按一定的顺序排列，然后根据行走方向将各点按指定的顺序连接起来形成直角多边形；从而完成建筑物的提取及形状的标绘；(11)以建筑物的主方向和副主方向为坐标轴，交点坐标为坐标原点，建立局部坐标系，新建立的坐标系把平面分成了四个区域，位于局部坐标原点上方的区域定义为第一象限，正主方向逆时针旋转0°‑90°，位于局部坐标原点左边的区域作为第二象限，正主方向逆时针旋转90°‑180°，位于局部坐标原点下方的作为第三象限，正主方向逆时针旋转180°‑270°，位于局部坐标原点右方的区域作为第四象限，正主方向逆时针旋转270°‑360°；(12)由于局部坐标原点是要么位于建筑的交点，要么位于建筑的边上，根据直角拐角的方式能定义a、b、c、d四种形式，这四种形式中两行走方向是彼此正交的，根据建筑边界的走向定义了e、f两种形式，这两种行走方向是相向的，所以把坐标原点的行走方向分成了6个走向；(13)以半径为R，在每个局部坐标原点建立一个圆形区域，并截取出圆形区域内的轮廓点坐标，由截取的轮廓片段计算轮廓片段的曲率圆的圆心坐标点，根据圆心坐标的位置确定行走方向；(14)根据计算的轮廓片段的曲率圆心平均坐标在局部坐标系中的位置确定交点坐标的曲率圆；(15)非建筑物角点的交点，其区域内轮廓片段的平均曲率圆的圆心位于该交点局部坐标系的一对主方向轴上或者在很小范围内波动，若位于副主方向轴上或附近，则其行走方向是主方向走向，若位于主方向轴线上或附近则其行走方向是副主方向；若圆心落于该点相应的象限内则该定的行走方向为该象限的行走方向；能根据各交点对应的平均曲率圆的圆心位置确定个交点的行走方向；(16)根据各角点的行走方向，把这点依次连接起来形成一个封闭的正交多边形，即得到基于最小MBR标绘方法的建筑物标绘结果。