高分辨率遥感影像道路信息提取方法研究

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1、2011年第8期胡张武:高分辨率遥感影像道路信息提取方法研究13文章编号:0494-0911(2011)08-0013-04中图分类号:P237文献标识码:B高分辨率遥感影像道路信息提取方法研究胡张武(安徽省第四测绘院，安徽合肥230031)ResearchonMethodsofRoadExtractionfromHigh-resolutionRemoteSensingImageHUZhangwu摘要:随着遥感技术的发展以及各种先进遥感传感器的出现，高分辨率遥感技术不断应用于实际，根据光谱特征分类的图像存在道路与

2、居民地的混淆，受交通工具和行道树等影响容易产生道路中的空洞和毛刺等。以芜湖地区IKONOS影像为例，利用ERDAS、Matlab软件可以很好地解决道路与居民地混淆的问题，以及利用数学形态学的相关算法和形状指数去除道路信息提取过程中的各种噪声等，最终完成道路信息网的提取。关键词:高分辨率影像;道路提取;数学形态学;形状指数;IKONOSDAS以及Matlab软件上很好地解决了道路与居民一、引言地混淆问题，以及利用数学形态学的相关算法和形随着城市的发展，城市的交通成为制约着城市发状指数去除道路信息提取过程中的各种噪声

3、等，再展的重要因素，道路作为一种重要的地物现象越来越利用膨胀运算进行道路断线连接，利用闭运算、开受到关注。如何利用遥感影像对道路进行自动识别运算进行道路平滑，最终实现道路信息的提取。与提取，对于GIS数据的更新、影像匹配、目标检测、二、研究区域与研究数据数字测图自动化，以及对于城市规划、土地利用管理、交通管理、灾害监测都有十分重要的应用价值。卫星1．研究区域影像提供了地球表面的重要信息。中低分辨率对高本文以芜湖市区为研究对象，提取其道路信精度的GIS应用有一定的局限性。高分辨率的传感息。该区的道路网比较复杂，主干

4、公路与次级公路器(如IKONOSSPOTOrbit/View等)的出现为影像的交错。其中居民地与公路相连，在影像上同物异谱高精度解译提供了更大的可能性。现象很严重。试验数据是芜湖市区的道路信息。目前针对道路信息提取的研究主要有以下几2．研究数据个方面:采用的是芜湖市高分辨率IKONOS遥感影像，1)对道路特征的进一步研究，结合纹理信息。其纠正后的遥感影像如图1所示。2)利用多幅影像建立道路的三维模型，同时考虑道路与其背景物体如建筑物、树和车等物体之间的关系，建立一个全局的模型。3)面向对象方法的应用。该方法首先应

5、用在计算机程序设计中，它是吸收了软件工程领域十几年来的新概念和新方法而发展起来的一种很有前途的方法，现已广泛应用。其特点是基于对象而不是基于像素来进行影像分析与理解的。图1纠正后的研究区影像4)与其他领域研究相结合。道路提取是一个很复杂的过程，它涉及很多学科、领域，如数学、计该影像IKONOS的参数为:成像波段:波段(单波算机图形学、计算机视觉等。段)3(红色)，0．64～0．72μm，空间分辨率:4m;成本文以芜湖地区的IKONOS影像为例，在ER-收稿日期:2011-05-25作者简介:胡张武(1976—)，

6、男，安徽桐城人，工程师，研究方向为GIS原理与应用。14测绘通报2011年第8期像时间:2007-08-07。该影像的波段:波段3(红色)，(或侵蚀)、开启和闭合，它们在二值图像和灰度图0．64～0．72μm;该区的经纬度:N31°17'27．6″～像中各有特点。基于这些基本运算还可推导和组N31°17'55．14″，E118°22'3．31″～E118°22'36．53″。合成各种数学形态学实用算法，用它们可以进行图像形状和结构的分析及处理，包括图像分割、特征三、道路信息提取方法研究抽取、边界检测、图像滤波、图

7、像增强和恢复等。数1．理论基础学形态学方法利用一个称作结构元素的“探针”收目前对于道路提取的方法主要分为自动和半集图像的信息，当探针在图像中不断移动时，便可自动两大类。自动道路提取方法是通过认识和理考察图像各个部分之间的相互关系，从而了解图像解道路影像特征，自动准确定位道路的位置;半自的结构特征。数学形态学基于探测的思想，与人的动道路提取利用人机交互式进行，其主要思路是人FOA(focusofattention)的视觉特点有类似之处。作工提供道路的初始(种子点)，有时还需提供初始方为探针的结构元素，可直接携带知识

8、(形态、大小，向，然后计算机再根据一定的规则进行处理识别，甚至加入灰度和色度信息)来探测、研究图像的结有时还需要进行适当的交互，保证识别的准确性。构特点。半自动道路提取一般可以分解成4个步骤:数学形态学的运算种类很多，本文所涉及的主①道路影像特征增强;②确定道路的种子点;③跟要有以下几种:定义一个集合A，一个结构元素B，踪和扩展种子点，形成道路段;④连接道路段，形成形态开