结合特征分量构建和面向对象方法提取高分辨率卫星影像阴影.pdf

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1、1007-4619f2014)04一a760—11JournalofRemoteSensing遥感学报结合特征分量构建和面向对象方法提取高分辨率卫星影像阴影段光耀，宫辉力，李小娟，陈蓓蓓首都师范大学资源环境与旅游学院三维信息获取与应用教育部重点实验室城市环境过程与数字模拟国家重点实验室培育基地，北京100048摘要：针对高分辨率卫星影像，提出一种特征分量构建与面向对象结合的阴影提取方法。分析遥感阴影光谱特性，构建彩色不变特征C、亮度特征j、主成分第一特征量PC。以及蓝色波段和近红外波段归一化比率特征RATIO，增强阴影信息。采用线性变换将几个特征分量DigitalNumber(DN

2、)值归一化到相同范围，对这几个分量进行综合分析。以，和PC分量为输入对影像进行多尺度分割，建立包括波段均值、标准差、最大差异等特征的规则集，实现面向对象的阴影信息提取。选取20幅QuickBird影像为例进行阴影提取实验，平均总体精度为97％，平均用户精度为96％，平均Kappa系数为0．94。实验结果表明，相对传统基于像素信息提取方法，本文方法提取阴影斑块完整，无破碎图斑；相对基于原始光谱的面向对象方法，本文方法提取精度更高。关键词：阴影提取，特征分量，面向对象，光谱特性，彩色不变特征中图分类号：TP751文献标志码：A引用格式：段光耀，富辉力。李小娟。陈蓓蓓．2014．结合特征

3、分量构建和面向对象方法提取高分辨率卫星影像阴影．遥感学报。18(4)：760—770DuanCY，GongHL。LiXJandChenBB．2014．Shadowextractionbasedoncharacteristiccompo-nentsandobject·orientedmethodforhigh-resolutionimages．Joum~ofRemoteSensing，18(4)：760—770[DOI：10．11834／jrs．20143243]1引言等，2004；Ar6valo等，2008)。第2类是基于机理模型的，根据影像形成过程中的太阳、目标、遥感器的阴影是高

4、分辨率影像的重要组成部分，其存在相关参数等先验知识来计算阴影区域(Nakajima等，虽然影响了人们的视觉判读效果及计算机的自动2002；Ar6valo等，2008)，此类方法理论性更强，但光照识别(张晓美等，2011)，但同时提供了目标形状、高信息等不容易获取，因而其应用有较大的局限性。相度、相对位置、表面特性等信息。阴影的精准识别比来说，第一类方法比较简单，适用范围更广。是阴影信息去除和利用的前提，对其提取方法进行国内外学者针对这一问题进行了一系列的研研究显得尤为重要。究。Cheng和Thiel(1995)，Shettigara和Sumerling高分辨率遥感影像阴影检测的算法

5、大致可分(1998)，Lu(2006)针对不同遥感影像，以原始影像某为两类：第1类是基于影像光谱特性的，研究发现不一波段为输入，采用阈值分割方法探测阴影，此类同建筑物所形成的阴影存在某种同一性，根据这一方法比较简单，但由于同物异谱和同谱异物现象的特性可以通过分析影像上阴影的几何结构、色彩和存在，固定的阈值不容易确定，且有时候存在错误亮度等方面的性质来识别阴影(Tsai，2006；Sarabandi提取现象。色彩空间变换也被广泛的用来进行阴收稿日期：2013—08-30；修订日期：2014—02—13；优先数字出版日期：2014—02-20基金项目：国家自然科学基金(编号：41130

6、744，41171335)；国家重点基础研究发展计~(973计划)(编号：2012CB723403)第一作者简介：段光耀(1986一)，男，博士研究生，现从事遥感和地理信息系统建模研究，已发表论文2篇。E-mail：duanguangyao06@163．corn通信作者简介：宫辉力(1956一)，男，博士，教授，博士生导师，主要从事地理信息系统和遥感的应用研究。E-mail：gonghl@263．net段光耀等：结合特征分量构建和面向对象方法提取高分辨率卫星影像阴影761影提取。Ar6valo等(2008)根据彩色不变特征、段和阈值分割进行阴影分离，所得阴影斑块破碎，CC(Geve

7、rs和Smeulders，1999)，采用区域增长法精度有限，且后期膨胀收缩处理，会进一步影响提提取阴影，Sarabandi等(2004)基于色彩不变特征C、取的精度。C、C，和边缘检测进行阴影分离，Tsai(2006)采用随着基于影像分割的信息提取技术的发展，蒲ISH变换来进行阴影检测，Liu等(2Ol1)在对ISH变智等(20O8)，Liu和Yamazaki(2OLO，2012)采用原始换的亮度特征进行增强的基础上，提出一种自适应影像进行了基于面向对象的阴影信息提