高分辨率遥感影像不透水面提取算法研究

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1、广西师范大学硕士研究生专业学位论文广西师范大学硕士研究生专业学位论文高分辨率遥感影像不透水面提取算法研究研究生姓名：简得辉导师姓名：王修信教授专业：软件工程研究方向：计算机图像处理年级：2016级摘要城市的快速发展，导致建筑物和道路等透水性较差的地物大面积扩张，地表面原有的植被、土地、农田等透水性较好的地物被替代。城市不透水面的增加，导致一系列的社会效应，如水质恶化、城市热岛效应等生态环境问题。准确地提取不透水面的方法为城市规划，热岛效应分析和城市可持续发展等诸多领域提供指导作用。在传统的遥感影像分析中，分类的主要依据是地物的广谱特征。在高分辨率遥感影像中，光谱信息量

2、特别丰富，微观的纹理信息表现也十分详细。因此利用高分辨率遥感影像来进行不透水面的研究，是一种快捷，有效的技术手段。高分辨率遥感影像覆盖范围广，在地物提取方面有着巨大的优势和潜力，已经成为获取高精度城市不透水面的主要技术手段。本文以提取城区的不透水面最为最终目的，将广西师范大学雁山校区作为研究区域，使用高分辨率遥感影像对该区域进行不透水面提取。重点阐述了量子遗传最大熵多阈值分割和多特征融合的分类方法，详细的解释了高分辨率影像中颜色信息和纹理信息的计算方法，结合实验结果进行对比与分析，使用Python程序设计语言，设计一套简单的图像处理软件，最后对论文研究的工作进行总结和

3、展望。论文的主要工作有：(1)为了解决传统的阈值分割方法无法满足复杂的城市地物的分割需求，而产生严重的“过分割”、“欠分割”的问题，本文研究了量子遗传算法和最大熵分割算法，在分析和研究最大熵分割原理的基础之上，结合量子遗传算法的种群多样性和收敛速度快的特点，将量子遗传算法应用于最大熵图像阈值分割作为图像的多阈值分割，不仅可以有效的降低最大熵图像分割计算的复杂度，而且与传统的阈值分割相比，提高了不透水面的提取精度，缩短了运算时间。(2)为了获取实验中所需要的训练样本，使用了人工标注的方法对原图像进行标注，用不同的颜色标注出透水面与不透水面，尽可能的标注一些具有代表性的区

4、域，获取最终的实验的训练样本。(3)为了充分利用高分辨率影像中丰富的颜色信息和纹理信息，提出了一种基于多特征融合的不透水面提取的方法，此方法首先利用影像中的颜色信息，将颜色信息中的颜色本身所有的RGB特征并结合颜色空间特征，归一化成一个特征向量，然后利用影像中的纹理信息，采用不同大小窗口滑动提取出纹理特征，结合这两种特征，分别使用SVM分类器和BP神经网络对整幅图像按照像元分类，结果表明该方法的不透水面提取精度比传统方法更高。I广西师范大学硕士研究生专业学位论文(4)使用Python程序设计语言，调用OpenCV图像处理库函数和PyQt界面库函数，对本文中所使用的方法

5、，设计出不透水面提取系统，并且比较不同方法的计算结果和计算时间。关键词：不透水面；多阈值分割；多特征提取；高分辨率遥感影像II广西师范大学硕士研究生专业学位论文ResearchofImperviousSurfaceExtractionAlgorithmforHighResolutionRemoteSensingImageStudent：JianDehuiTutor:Prof.WangXiuxinMajor：SoftwareEngineerResearchArea：ComputerimageprocessingGrade：2016AbstractTherapiddeve

6、lopmentofthecityhasledtotheexpansionofbuildingswithpoorwaterpermeability,suchasbuildingsandroads.Theoriginalvegetation,land,andfarmlandonthegroundsurfacehavebeenreplacedbyobjectswithgoodwaterpermeability.Theincreaseinurbanimperviousnesshasledtoaseriesofsocialeffects,suchaswaterqualityde

7、terioration,urbanheatislandeffectsandotherecologicalandenvironmentalproblems.Accurateextractionofimpervioussurfacesprovidesguidanceformanyareassuchasurbanplanning,heatislandeffectanalysis,andsustainablecitydevelopment.Intraditionalremotesensingimageanalysis,themainbasisforclass