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高分辨率遥感影像道路提取方法研究

作 者: 靳彩娇
导 师: 张永生
学 校: 解放军信息工程大学
专 业: 摄影测量与遥感
关键词: 高分辨率遥感影像 角度纹理特征 模板匹配 道路轨迹预测模型 道路提取
分类号: P237
类 型: 硕士论文
年 份: 2013年
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内容摘要


道路作为基础地理信息的重要组成部分,其识别和精确定位对于影像理解、GIS数据获取以及作为其它重要目标的参照体都有重要意义。本文从遥感测绘生产作业需求出发,以多源高空间分辨率卫星遥感影像的道路特征为研究对象,利用角度纹理特征对遥感影像道路提取进行探索和研究,采用基于角度纹理特征模板和基于灰度模板匹配相结合的道路提取算法,重点研究了道路宽度属性和道路中心线等的智能提取以及道路轨迹预测模型。论文主要工作和创新点总结如下:1.在综述遥感影像道路提取研究现状的基础上,对现有模型和方法存在的问题进行了分析,详细介绍了纹理特征的作用与提取方法,为建立新的提取模型奠定基础。2.从角度纹理特征概念出发,利用角度纹理特征建立道路提取模型。针对种子点对道路提取结果影响较大的特点,研究了种子点自动校正的方法,并利用单个或三个种子点自动获取道路宽度和初始方向,提高道路提取的自动化程度,实验验证该算法能够有效地提取高分辨率遥感影像上的主要道路。3.在角度纹理提取模型中加入车辆遮挡处理策略,对角度纹理提取模型进行了改进,提高算法的可靠性和提取结果的正确性。4.利用影像道路特征的灰度相似性,实现了基于灰度模板匹配构建道路提取模型的方法,改进了模板匹配测度,先将模板纹理特征测度的方差、均值和能量二阶矩归一化后,然后加权计算相似性匹配测度。5..采用道路轨迹预测模型,利用抛物线拟合、线性回归分析以及曲率约束条件,优化道路提取中心线结果。6.实现基于角度纹理特征模型和基于灰度模板匹配模型相结合提取道路中心线的原型系统设计,并对提取结果进行评价和分析。

全文目录


摘要  5-6
Abstract  6-11
第一章 绪论  11-20
  1.1 研究背景及意义  11-13
    1.1.1 高分辨率遥感数据获取技术发展  11-12
    1.1.2 遥感影像数据解译的需求  12-13
    1.1.3 遥感影像道路提取的意义  13
  1.2 道路提取的研究现状及发展动态  13-18
    1.2.1 道路特征模型与提取技术的研究现状  14-16
    1.2.2 现有道路提取软件  16-17
    1.2.3 存在的问题和发展趋势  17-18
  1.3 论文的主要研究内容及结构安排  18-20
第二章 高分辨率遥感影像道路特征分析与处理  20-29
  2.1 高分辨率遥感影像数据的特点  20
  2.2 高分辨率影像道路特征与面临的问题  20-24
    2.2.1 高分辨率遥感影像地物特征  20-21
    2.2.2 高分辨率遥感影像道路特征  21-23
    2.2.3 高分辨率遥感影像道路提取面临的问题  23-24
  2.3 道路特征增强  24-26
    2.3.1 灰度直方图增强  24-25
    2.3.2 中值滤波  25-26
  2.4 纹理信息提取与描述  26-28
    2.4.1 纹理的概念  26-27
    2.4.2 纹理特征提取方法  27-28
  2.5 本章小结  28-29
第三章 基于角度纹理特征模板的道路提取模型  29-41
  3.1 角度纹理特征  29-31
  3.2 基于角度纹理特征模板的道路模型构建  31-34
    3.2.1 模型构建的基本思想  31-32
    3.2.2 种子点的自动校正和初始化  32-33
    3.2.3 角度纹理特征提取  33-34
  3.3 车辆遮挡处理策略  34-35
  3.4 实验流程及结果分析  35-39
    3.4.1 基于角度纹理特征模板提取道路的流程  35-37
    3.4.2 实验验证与结果分析  37-39
  3.5 本章小结  39-41
第四章 基于灰度模板匹配的道路提取模型  41-47
  4.1 基于灰度模板匹配提取道路模型的建立  41-42
    4.1.1 模型构建的基本思路  41
    4.1.2 灰度模板匹配测度  41-42
  4.2 基于灰度模板匹配的道路提取模型的步骤  42-43
  4.3 实验验证与结果分析  43-45
  4.4 本章小结  45-47
第五章 道路轨迹预测模型和原型系统实现  47-59
  5.1 道路轨迹模型原理  47-50
    5.1.1 道路轨迹模型  47
    5.1.2 多元线性回归模型  47-49
    5.1.3 曲率剔除误差点  49-50
    5.1.4 道路轨迹优化过程  50
  5.2 原型系统设计  50-51
  5.3 实验与分析  51-58
    5.3.1 实验平台  51-52
    5.3.2 实验主要成果  52-56
    5.3.3 结果效率和质量评价  56-58
  5.4 本章小结  58-59
第六章 总结与展望  59-61
  6.1 论文工作总结  59-60
  6.2 下一步工作的展望  60-61
致谢  61-62
参考文献  62-65
作者简历  65

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中图分类: > 天文学、地球科学 > 测绘学 > 摄影测量学与测绘遥感 > 测绘遥感技术
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