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遥感影像道路提取方法研究与实现

作　者: 汪夕明
导　师: 赵红蕊
学　校: 清华大学
专　业: 大地测量学与测量工程
关键词: 遥感影像道路提取邻域 FCM 交通干扰阴影干扰
分类号: TP751
类　型: 硕士论文
年　份: 2011年
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内容摘要

遥感影像具有观察范围广，可以获取大范围数据资料，并且获取信息速度快等特点，相比传统的实地测绘手段，利用遥感影像能够做到在短时间内获取大范围的道路信息。本文针对遥感影像道路提取展开了一系列的研究，对道路提取方法进行了实验和对比分析，并对有干扰影像提出了相应的道路提取策略。论文首先对道路特征进行了分析，对遥感影像道路信息提取的研究现状进行了深入的调研。在肯定目前已有研究的基础上，指出各种提取方法对图像本身强烈的依赖性。在此基础上，设计了从无干扰到有干扰的道路提取研究方案。在研究方案的基础上，论文首先利用道路清晰、灰度基本一致、没有干扰的图像，针对道路形态特点，对纵横道路选取数学形态学和模板匹配方法，多方向道路选取活动轮廓模型、脉冲耦合神经网络、支持向量机和模糊C均值方法进行研究，根据图像的性质设计了不同的操作流程和一系列实验，完成了对不同图像的道路提取。通过对以上方法的对比分析，论文选取具有研究和应用价值的模糊C均值方法，针对其主要缺点进行改进，提出邻域 FCM方法，在利用光谱信息的同时利用空间信息，改善了道路提取效果。由于FCM方法对于细长弯曲道路适用性不足，论文又引入圆投影方法进行细长弯曲道路提取。在此基础上，论文进一步开展对路面有车辆、交通标志、阴影等干扰的图像的研究，提出相应的道路提取策略，其中对交通干扰采用形态学重构和MeanShift方法，阴影干扰采用HSV变换方法，实现了对有干扰图像的道路提取。由于实际道路具有形态多样、所处环境复杂等特点，同时也由于遥感影像本身的复杂性，本文的研究尚存在对图像和实验的依赖性较强、实验影像相对简单等不足，在道路提取成果的应用转化和定量评价方面还有待进一步研究。随着遥感技术的发展，遥感影像的应用也将日益普及。遥感影像道路提取结果可以作为地理信息系统的数据来源，其应用范围覆盖了测绘制图、城市规划、智能交通等各个方面。本文的工作对于推动遥感影像的应用发展具有积极意义。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章引言  9-13
  1.1 研究背景及意义  9
  1.2 遥感影像道路特征分析  9-11
  1.3 实验环境  11-12
  1.4 论文结构安排  12-13
第2章遥感影像道路信息提取研究现状  13-33
  2.1 概述  13-14
  2.2 基于边缘特征和线性特征的道路提取  14-21
    2.2.1 线段检测  14-19
    2.2.2 动态规划  19-21
  2.3 基于光谱特征和区域特征的道路提取  21-28
    2.3.1 图像分割  21-25
    2.3.2 模板匹配  25-28
  2.4 基于多源数据的道路提取  28-31
    2.4.1 利用多幅影像  29
    2.4.2 利用其他数据  29-31
  2.5 小结  31-33
第3章纵横道路提取方法研究  33-41
  3.1 纵横道路特征  33
  3.2 数学形态学  33-37
    3.2.1 数学形态学原理  33-35
    3.2.2 数学形态学直线道路提取  35-37
  3.3 模板匹配  37-41
    3.3.1 模板匹配原理  37-38
    3.3.2 模板匹配道路提取  38-41
第4章多方向道路提取方法研究  41-73
  4.1 多方向道路特征  41
  4.2 活动轮廓模型  41-51
    4.2.1 活动轮廓模型原理  41-48
    4.2.2 几何活动轮廓模型道路提取  48-51
  4.3 脉冲耦合神经网络  51-57
    4.3.1 PCNN 原理  51-53
    4.3.2 PCNN 道路提取  53-57
  4.4 支持向量机  57-63
    4.4.1 SVM 原理  57-60
    4.4.2 SVM 道路提取  60-63
  4.5 模糊 C 均值  63-73
    4.5.1 FCM 原理  63-66
    4.5.2 FCM 道路提取  66-73
第5章道路提取方法对比与改进  73-90
  5.1 道路提取方法对比分析  73-76
  5.2 考虑空间邻域信息 FCM 的道路提取  76-84
    5.2.1 考虑空间邻域信息的改进 FCM  76-80
    5.2.2 邻域 FCM 道路提取  80-84
  5.3 圆投影细长弯曲道路提取  84-90
    5.3.1 圆投影的概念  84-86
    5.3.2 圆投影道路提取  86-90
第6章交通干扰道路提取策略  90-106
  6.1 道路交通干扰  90
  6.2 形态学重构  90-93
    6.2.1 形态学重构原理  90-92
    6.2.2 形态学重构实验  92-93
  6.3 均值漂移  93-101
    6.3.1 Mean Shift 原理  93-98
    6.3.2 Mean Shift 实验  98-101
  6.4 道路提取策略  101-106
第7章阴影干扰道路提取策略  106-115
  7.1 道路阴影干扰  106
  7.2 阴影检测原理  106-109
    7.2.1 HSV 色彩空间  106-107
    7.2.2 阴影区域特征  107-109
  7.3 道路提取策略  109-115
第8章总结与展望  115-117
  8.1 论文主要工作总结  115
  8.2 不足与展望  115-117
参考文献  117-128
致谢  128-129
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  129

遥感影像道路提取方法研究与实现

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