影像与矢量结合的道路自动提取及变化检测.pdf

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1、第1期矿山测量NO．12010年2月MINESURVEYINGFeb．2O1Odoi：10．3969／j．issn．1001—358X．2010．01．O18影像与矢量结合的道路自动提取及变化检测吴晓燕，车登科，戴芬(西安煤航测绘分公司，陕西西安710054)摘要：将GIS数据和遥感影像结合进行道路提取和变化检测，不论对摄影测量与遥感还是对GIS的发展都具有非常有价值的意义。文中尝试用新的小比例尺遥感影像和已有的道路网矢量数据自动或半自动地进行道路网提取及变化检测，并通过数据编程实验取得了理想的效果，很大地提高了自动化程

2、度。关键词：变化检测；自动提取；关联比较；遥感影像中图分类号：P208文献标识码：B文章编号：1001—358X(2009)06—0062—03GIS可以成为遥感数据处理的辅助信息，用于语分，仅在缓冲区内提取线特征就实现了矢量数据的义和非语义信息的自动提取，将GIS数据和遥感影引导作用和排除干扰的作用。接下来使用感知编组像结合不仅实现了GIS辅助下的影像数据的处理及的方法在缓冲区范围内进行道路自动提取。道路自信息提取，更提高了GIS数据更新的速度和自动化动提取通过以下步骤实现。程度。本文研究在已有的矢量数据和新的遥感影像

3、(1)影像预处理(特征增强)。精确配准的基础上，在已有矢量数据的约束和引导(2)候选道路点检测，主要通过在图像的横向下自动提取遥感影像上的乡村道路网，自动地检测和纵向两个方向上进行多尺度二值模板匹配实现。改变和消失了的道路，并半自动地检测新增道路。(3)候选道路段的生成。检测到道路点并生成二值影像之后的结果只是道路特征的兴趣点(像1改变和消失道路的自动检测素)，要得到矢量的道路直线就要经过直线跟踪等过在矢量数据和遥感影像精确配准后(图1)，对程。于改变和消失道路的自动检测，可采用在已有旧道(4)基于概率统计的感知编组方法

4、对道路段进路网的引导下，在原有道路的缓冲区范围内进行道行编组。直线跟踪的结果只是稀疏离散的直线段，路的自动提取，进而计算已有矢量数据和提取道路因为道路是有弯曲度的，一条道路不是只由一条直的关联关系，从而判断道路是否发生变化。线构成，所以要将这些直线段编组连接起来，形成长1．1在已有矢量数据引导下的道路自动提取的连接在一起的道路网。感知编组主要基于道路段要实现矢量数据的引导下提取道路，首先计算的局部特征，即几何、灰度以及道路点检测时所得的矢量数据的缓冲区区域，所谓缓冲区就是地理空间相关系数峰值等属性，顾及局部上下文特征来形

5、成目标的一种影响范围或服务范围。目前所用到的道感知编组的约束条件，建立连接概率模型，进行道路路网矢量数据属于线状对象，在建立缓冲区时要用段间的自动编组，主要包含连接矩阵计算、提取共线线的缓冲区建立的方法。矢量数据由许多长短不一链和合并更新共线链三个部分。图3中黑色线为在的直线段组成(图1)。可以逐个对每个直线段分别缓冲区范围内自动初始提取的新遥感影像上的道建立缓冲区，然后将所有的直线段的缓冲区合并而路。成。而建立直线缓冲区就是生成直线的缓冲区多边1．2自动检测改变和消失了的道路形，只需在线的两边按缓冲距离绘其平行线，并在

6、线由图3可以看出，在旧的矢量数据缓冲区内经的端点处以点状对象的缓冲区生成的方式绘圆。合过道路提取之后，仍存在一些不足之处：道路中心线并之后就可构成缓冲区多边形。图2即为实验中矢附近仍存在着少数因与道路特征相似而提取出来的量数据和遥感影像配准叠加后构造的缓冲区结果。线状特征，可以称之为错误的道路段。但是这些错这个缓冲区域的边界即将整个图像区域分为两部误的道路段与正确的道路中心线相比有很多不同之62第1期昊晓燕等：影像与矢量结合的道路自动提取及变化检测2009年2月图l已有矢量数据图2缓冲区构造图图3缓冲区内自动提取的道路网

7、处，存在被正确道路包含的关系。先计算得到旧的5为变化检测后的结果显示，其中，黑色表示没有发道路段与新提取的道路段之间的关联关系，使影像生变化的新道路段的结果，白色的段表示发生变化上同一位置的新旧道路段之间互相记录；然后通过了的道路段的旧矢量段。由目视判断可知，变化检判断关联于同一旧矢量段的新道路段之间是否具有测结果符合事实情况，没有变化的新道路段提取结包含关系，来选出预删除道路段；最后比较有关联关果准确可行。系的道路段的长度、与对应的矢量段的距离等属性，删除错误的道路段。处理结果如图4所示。得到在旧的道路段的相应位置的新

8、的道路段之后。就可以比较新旧道路的属性，检测道路的变化情况由于实验的数据是小比例尺的乡村道路网。道路宽度信息不明显，无法作为检测变化的属性参数，所以以道路的长度作为参数来检测变化。对于每条旧的矢量段，如果这条道路段没有发生变化，那么在这条旧的道路段的缓冲区内提取出来的新的正确道路段的长度总和与旧的道路长度的比值可以达