利用多尺度Hough变换提取高分辨率SAR图像建筑物L型结构.pdf

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1、第37卷第4期武汉大学学报·信息科学版Vol_37No．42012年4月GeomaticsandInformationScienceofWuhanUniversityApr．2012文章编号：1671—8860(2012)04—0394—05文献标志码：A利用多尺度Hough变换提取高分辨率SAR图像建筑物L型结构傅兴玉。尤红建付琨。张翰墨(1中国科学院空间信息处理与应用系统技术重点实验室，北京市北四环西路19号，100190)(2中国科学院电子学研究所，北京市北四环西路19号，100190)(3中国科学院研究生院，北京市玉泉路甲I9号，100049)摘要：提出了一种利用多尺度Hough变换从

2、高分辨率SAR图像提取建筑物L型结构的方法。针对高分辨率SAR图像建筑物L型结构的特点，建立了建筑物L型结构简化几何模型，并采用从粗到精的思路利用多尺度Hough变换提取建筑物I型结构方向线。并提出了一种L型结构组合度函数对提取直线进行编组，确定建筑物I型结构的方向和拐点。最后，采用基于扫描线的方法计算I型结构线宽，得到完整规则的建筑物I型结构。多幅真实机栽高分辨率SAR图像实验结果表明，本方法可以有效地提取高分辨率SAR图像建筑物L型结构，提取结果与实际位置吻合较好。关键词：高分辨率SAR图像；建筑物提取；L型结构；多尺度Hough变换中图法分类号：P237．3利用遥感手段提取建筑物区域一直

3、以来都是遥感应用领域研究的热点内容。近年来，随着蓦机载SAR(syntheticapertureradar，合成孔径雷达)技术的不断成熟，获取的SAR图像分辨率得到了很大提高。目前，国外机载SAR图像分辨率L型分割图已经达到0．1m(如美国MANIAS、法国RAM—设置降采样因子SES)，我国机载SAR的分辨率也已经达到了0．15m。在高分辨率条件下，SAR图像中的建筑多尺度Hough变换物呈现出明显的高亮线型或L型结构，为利用高L型结构编组分辨率SAR图像进行建筑物提取和三维重构提供了重要方向。Bennett等详细分析了SAR图L型线宽提取像中建筑物在不同入射角下的成像几何结构和三L维模型的

4、反演公式[】]。Soergel等采用均值梯度滤波方法从高分辨率SAR图像上提取建筑物L图1多尺度Hough变换SAR图像建筑物型结构]。然而，高分辨率SAR图像受斑点噪声L型结构提取流程Fig．1FlowcharttoExtractL-shapedFeatureofBuilding影响严重，图像信噪比低，同时，由于建筑物L型fromSARImagesBasedonMulti—scaleHoughTransform结构边缘不规则，利用边缘信息提取L型结构存在较大困难。针对上述特点，本文采用从粗到精高分辨率SAR图像建筑物L型的思路，提出了一种基于多尺度Hough变换的高结构分辨率SAR图像建筑物

5、L型结构提取方法，其提取流程如图1所示。SAR侧视工作，其发射的电磁波遇到建筑物收稿日期：2012-0115。项目来源：国家自然科学基金资助项目(40871209)。第37卷第4期傅兴玉等：利用多尺度Hough变换提取高分辨率SAR图像建筑物L型结构395墙面与地面形成的二面角时会发生二次或多次反射，电磁波传输总路径基本相等，等同于在二面角的拐点处有多束回波返回传感器，在高分辨率SAR图像上形成非常明显的高亮线型结构，如图2(a)所示。如果SAR入射波同时照射到建筑(a)实测L型结构边缘图(b)L型结构参数化模型物相邻的两个侧面，在SAR图像上就会出现明显的L型结构，如图2(b)所示。图4建筑

6、物L型结构几何参数模型示意图Fig．4EdgeMapandGeometricalModeloftheL—shapedFeatureoftheBuilding折严重，但其像素基本上沿着中轴线分布，呈线性回归。因此，本文提出了一种基于多尺度Hough变换的直线型结构提取算法，并利用L型结构编(a)二面角反射示意图(b)L型结构示意图组方法提取高分辨率SAR中建筑物L型结构。图2建筑物二面角反射和I型结构示意图高分辨率SAR图像中建筑物L型结构一般具有Fig．2SchematicDiagramofCornelReflection如下几个特征：①由两个互相垂直的直线型结构andL—shapedFeat

7、ureofBuilding组成，方向与建筑物墙面走向平行；②具有较高图3(a)是北京某小区内一栋建筑物的高分的亮度，在图像上呈现非常明显的高亮结构；辨率光学影像，图3(b)是该建筑物对应的实测机③沿SAR入射方向具有一定的线宽，宽度值与载高分辨率SAR图像，地面分辨率约为0．5m。SAR入射波的方向和波长有关。针对上述特征，从图中不难看出，高分辨率SAR图像中建筑物屋本文对建筑物L型结构建立如下几