基于排序的航空影像道路中心线的提取算法研究

【类型】学位论文

【作者】李齐 

【关键词】 中心线调整 折线拟合 道格拉斯逼近 最小二乘算法 牛顿迭代法

【摘要】在科学技术迅速发展的带动下，在社会可持续发展对信息需求的刺激下，航空航天摄影测量技术得到了迅猛的发展。信息时代，如何自动的处理、解译海量的航空遥感影像数据，如何从中快速、准确地获取所需要的信息，是在整个社会信息化过程中面临的重要问题。目前我国正处于快速发展阶段，道路信息的获取对于我国的基础设施建设、国家基础地理数据的更新、城乡规划和管理、汽车导航等具有举足轻重的作用。 在航空影像的处理和解译中，线状地物尤其是道路信息的获取一直占有十分基础和重要的位置，至今已经提出很多相关的处理算法。现有的大部分算法都是基于局部灰度表面的严格建模或者几何约束，计算量大，效率较低，随着航空影像数据量的增大，道路提取算法效率的提高成为迫在眉睫需要解决的问题。 论文介绍了影像处理中道路提取的相关理论，在分析和借鉴部分已有算法的基础上，针对其不足之处，提出了一种基于排序的从航空影像上提取道路特征的方法。包括以下几个方面： （1）针对中低分辨率的航空影像，根据影像中道路的几何特征和辐射特征，首先将影像处理为灰度影像，利用道路边缘和道路上灰度的一定阶差，采用一个基于排序和简单判断原则的一维正交模板对道路进行中心线检测，得到所需要的道路元素。 （2）在道路中心线细化过程中，存在信息丢失和噪声干扰的情况，在道路中心线上出现了拐点和交叉点等处发生位移的问题。为了解决以上问题，提出了一种基于道路灰度进行中心线调整的方法，采用未处理的道路影像特征数据对后续处理结果进行检校，使得细化后的道路中心线调整至正确的位置上，保证了获取信息的正确性和全面性。 （3）利用最小二乘算法和牛顿迭代法原理，对调整后的道路中心线进行折线拟合和数据压缩，以便得到适合用户使用的道路表达方式。 根据以上算法，针对航空影像进行了实验研究。结果表明，该算法简单易行，提取效率高，准确性好，具有较好的鲁棒性和实用性。在文章的最后，展示了基于该算法设计的交互式道路中心线提取系统。通过系统的性能测试，揭示了该算法的可行性、适应性和实用性，对于中低分辨率下的道路提取提供了一个良好的解决方案。

【学位名称】硕士

【学位授予单位】武汉大学

【学位授予年度】2016

【导师姓名】郭丙轩

【读秀链接】读秀链接