面向对象的高分辨率遥感影像阴影提取方法

针对高分辨率遥感影像阴影提取的问题,通过分析影像主成分变换和HIS变换的特征,提出了一种面向对象的高分辨率遥感影像阴影提取方法:首先,使用mean shift分割方法进行影像去噪和平滑;然后,结合主成分变换和HIS变换形成了一种阴影检测指数(SDI);最后,通过阈值分割提取阴影信息。选取两景影像进行了阴影提取实验。实验结果表明,SDI能有效地区分阴影与建筑物、水体、蓝色地物、植被等非阴影地物;另外,mean shift分割能有效地去除结果中斑点噪声的影响,提高阴影检测精度。     

脉冲耦合神经网络的遥感影像城市道路提取

针对高分辨率遥感影像中阴影对道路提取产生较大干扰的问题,提出了一种基于脉冲耦合神经网络(PCNN)的城市道路提取方法。该方法首先在近红外波段检测并消除阴影和水体的影响,并使用PCNN对消除阴影后的灰度图像进行分割处理;然后使用形态学建筑物指数(MBI)和归一化差分植被指数(NDVI)分别提取出建筑物和植被信息,消除建筑物和植被的影响;最后提取受行道树影响较大的道路,并对处理后的图像作数学形态学法的处理。该文以深圳市SPOT-7高分辨率影像进行实验。实验表明,该方法能保留原始的道路边缘细节信息,并对阴影具有很好的抗干扰作用,提取的道路信息具有很好的连续性和完整性。     

辐射特征支持下的城市高分影像阴影校正

大量城市建筑使得高分影像中含有许多阴影区。这些阴影区在土地利用分类、植被绿度调查等遥感应用中会较大地影响结果精度,降低数据使用效率并增加研究成本。基于同一地物阴影区与临近非阴影区反射率相等这一辐射特征关系,通过建立辐射传输方程,发展了一种新的城市高分遥感影像阴影校正方法 RERB(Reflectance Equality Relationship Based Method)。利用RERB对不同城市(北京和荷兰Enschede)不同高分多光谱影像(Geo Eye-1和Quick Bird)进行阴影校正,并对比分析其与被广泛采用的均值方差变换法MVT(Mean and Variance Transformation)的校正结果,通过定性和定量精度评价发现:(1)RERB能很好地将城市阴影区影像视觉特征(颜色、纹理、色调等)信息恢复到与非阴影区同一水平上;(2)RERB恢复后的阴影区具有丰富的细节信息且在视觉上与临近非阴影区具有良好的一致性;(3)RERB恢复后的城市柏油路面和水泥路面阴影区辐射信息具有较低的误差,可见光-近红外波段的平均误差分别为7%和9%。同时RERB能较好地恢复城市阴影区植被波谱特征信息。     

高山冰川多时相多角度遥感信息提取方法

提出一种多角度遥感影像的冰川信息提取方法。通过"全域—局部"的阈值分割方法获取短时期内不同时相的遥感影像的冰雪边界,结合地形信息和多时相遥感影像的太阳角度信息,联合消除山体阴影对冰川的遮挡,并以多期影像的最小冰雪边界作为最佳冰川边界。以托木尔峰西侧冰川为研究对象,采用2009—2010年4个时相的遥感影像提取冰川信息。结果表明多角度遥感提取的冰川边界效果好,能有效地排除积雪与山体阴影的干扰。     

基于HSV与PCA集成的高分影像高大地物阴影检测方法

针对水体、偏蓝色地物会影响高分影像阴影检测精度,本文提出了一种适用于GF-1影像的城市高大地物阴影检测方法。首先,在统计分析GF-1影像中阴影、水体及深色地物等典型地物光谱特征的基础上,利用主成分变换方法分割阴影与非阴影区域,分离后的阴影区域含有水体、深色地物信息;其次,对HSV色彩空间的V分量利用阈值法分割阴影和非阴影区域,分离后结果含有暗色植被,但不含有水体跟深色地物信息。最后,对两次计算结果进行逻辑与运算,从而剔除混合阴影区域中水体、深色地物以及暗色植被等信息,获得高精度阴影区信息。实验表明,该方法具有较好的普适性和可操作性,既能够削弱水体、偏蓝色地的影响,又能够高效、准确地提取出GF-1影像中的阴影信息。     

遥感影像阴影多波段检测与去除理论模型研究

阴影是遥感影像的基本特征之一，它使地物目标反映的信息量有所损失或受到干扰，而去除阴影一直是遥感影像处理的难题。从研究遥感影像阴影产生机理出发，提出了一种多波段检测阴影的方法和基于能量信息补偿去除阴影的理论模型。通过IKONOS影像进行方法与模型验证，真实再现阴影区地物特征，增加影像信息量，提高数据质量。     

一种陆地卫星影像厚云阴影检测方法

针对现有的遥感影像厚云阴影监测方法存在过程复杂、精度不高等问题,该文提出一种TM影像厚云阴影检测方法:通过阈值分割提取影像中的所有阴影;对比一幅近时相的无云影像,分离出厚云的阴影,即云阴影为"有云"影像比"无云"影像多出的阴影;最后将提取结果与人机交互、云阴影增强模型法提取的结果进行对比分析。实验结果表明该方法提取精度较高,可以快速、准确地提取TM影像中的厚云阴影。     

基于HSI色彩空间的资源三号影像阴影检测

由于遥感影像上某些区域的光照辐射不足,不可避免地会产生阴影,阴影意味着图像信息的损失,而遥感影像的阴影检测在地物的识别和影像匹配方面具有重要意义。本文主要介绍的是基于HIS色彩空间的阴影检测方法,在检测过程中,根据阴影高色调低亮度的特性,结合大津法计算比值图像最佳阈值进行遥感影像阴影检测,并且在RGB色彩空间计算G分量的最佳阈值来排除树木植被和一些非阴影区域对阴影检测的影响。同时采用国产高分辨遥感卫星——资源三号的同一地区不同季节和不同太阳高度角的遥感数据进行阴影的对比检测。实验结果表明:本文基于HIS色彩空间的阴影检测方法可以快速有效地检测出影像上的阴影,并且能区分树木、河流等暗色物体。     

结合阈值分割和数学形态学的建筑物阴影检测

随着高分辨率遥感影像技术的不断发展,从高分辨率遥感数据中提取建筑物信息将会成为城市数字化的重要信息来源。建筑物阴影包含了建筑物的高度、形状及位置等信息,准确提取建筑物阴影对后续影像的处理具有重要的意义。在阈值分割和数学形态学两种算法原理的基础上,结合两种算法实现了建筑物阴影的提取及优化。试验表明,两种算法的结合能够比较准确的提取出建筑物阴影信息,排除小阴影区域的干扰,并能较好地检测出阴影的边界,保证建筑物阴影的形状和大小。     

遥感影像去除云阴影的高山区冰湖信息提取方法

利用光学影像提取高山区的冰湖信息时,云阴影和地形阴影是影响冰湖信息提取精度的重要误差源。为减少这一影响,本文提出并实验了一种利用水体指数法提取冰湖信息,利用光谱夹角阈值法、DEM生成的坡度图及地形晕渲图分别消除云阴影、地形阴影的综合方法。将论文算法在两幅存在云阴影和地形阴影的TM影像上进行了实验验证,实验结果表明,本文的方法能够有效消除云阴影和地形阴影对冰湖信息的影响,提高了光学影像的利用率,改善了冰湖信息提取的精度。     

HSV变换和多尺度分割相结合的高分辨率遥感影像阴影检测

针对阴影在高分辨率遥感影像的特性,提出了一种色彩空间变换和多尺度分割相结合的阴影检测方法。该方法首先对原始影像进行连续两次HSV变换,并分别提取前后两次变换的亮度分量和色度分量;然后引入面向对象思想,进行多个尺度的影像分割并依次实现每一尺度下的阴影检测;最后将多个尺度的检测结果进行决策级融合获取最终检测结果。利用高分二号和Google Earth影像分别进行实验,实验结果表明,该方法有效结合了粗细尺度优势,阴影检测误检率和漏检率较低,同时对较亮阴影和较暗地物均具备较好的识别效果。     

Worldview-Ⅱ遥感影像的阴影检测方法研究

针对HIS空间变换阴影检测方法仅利用三原色波段数据进行阴影检测而未考虑影像数据之间的相关性及冗余度这一问题,该文结合最佳指数法提出一种适用于多光谱的Worldview-Ⅱ遥感卫星影像阴影检测方法,并引进归一化水体差异指数剔除掉水体的干扰,构建出适用于阴影检测的波段指数模型。实验结果表明,该方法针对Worldview-Ⅱ影像具有普适性,且相对于利用三原色数据进行阴影检测方法能更有效地避免植被信息的干扰,能够精确、快速地检测阴影区域,对后期的阴影去除等研究具有重要的参考价值。     

一种城市高大地物阴影检测方法

针对水体、偏蓝色地物会影响阴影检测精度这一问题,该文提出了一种基于WorldView-2影像的城市高大地物阴影检测方法。首先,在统计分析阴影及典型地物光谱值的基础上,对C1C2C3色彩不变空间中的C3分量利用直方图阈值法分割阴影区域和非阴影区域,分离后的阴影区域中包含了绿色植被信息;然后,利用多波段运算提取植被信息;其次,对最初的阴影植被混合区域和植被区域做逻辑差运算,得到目标阴影区域;最后,对阴影提取结果进行小区域去除和形态学滤波等后处理。实验结果表明,该方法针对WorldView-2影像具有普适性,能够有效避免水体、偏蓝色地物的影响,能够精确、快速地检测阴影区域。     

基于北京一号卫星影像的建筑阴影测量建筑高度的应用研究

在分析遥感影像建筑物阴影与实际高度关系的基础上,阐述了依据影像阴影估算城市建筑物高度的原理和方法,设计了一种基于影像建筑物阴影特征快速提取高程信息的技术方法。在使用北京一号影像数据的试验中,70%的有阴影楼房测量误差在4米以内。     

基于改进阴影指数的福州市主城区建筑容积率提取

针对城市建筑物阴影检测提取容积率的过程复杂、检测不稳定等缺陷,引入PCA方法与HSI模型予以解决。通过对高分辨率遥感影像阴影区域信息的区分与提取,得到建筑物阴影区域,从而拟合计算街区建筑容积率。选取福州市主城区作为研究区域,采用上述方法进行建筑物阴影与容积率提取,并进行对比验证。结果表明,由PCA和HSI模型得到的改进阴影指数SI在容积率提取上的精度更高,应用更可靠。     

多时相阴影轮廓差分辅助下的城市水体提取

如何避免水体提取中阴影信息与水体信息的混淆,是利用遥感数据提取城市水体信息需要解决的一个问题。本文以高分一号WFV图像及Landsat8 OLI图像为数据源,利用阴影轮廓的位置与形状在不同太阳高度角及太阳方位角下的差异性,提出一种基于多时相阴影轮廓差分的城市水体提取方法(WMSD)。以广州市天河区为试验区进行水体信息提取,同时运用NDWI、MNDWI及SWI指数法分别提取水体信息,进行精度对比分析。结果显示,本文所提出的WMSD方法分类精度超过88%,较NDWI法、SWI法及MNDWI法的水体提取精度分别提高了8.50%、9.50%及4.67%。说明基于阴影轮廓位置与形状的差异提取水体信息的方法能够较好地解决阴影与水体提取信息混淆的问题,为利用遥感数据提取城市地区水体提供了一个可行的处理方法。     

结合形态学和光谱特征参数的建筑物阴影提取及其高度估算

建筑物高度信息对城市景观规划设计、城市人居和生态环境评估等都具有重要作用。针对当前卫星遥感影像提取建筑物高度研究中存在精度较低、人工干预程度过多的问题,本文基于GF-2卫星遥感影像数据,综合建筑物阴影指数(EMSI)、归一化植被指数(NDVI)和地表反射率等3个参数,实现了建筑物阴影的自动化提取,进而依据空间几何学关系,实现了建筑物高度的快速估算,最后对研究结果进行了实地检验。研究表明,利用建筑物阴影指数、NDVI、地表反射率等3个参数可有效提取建筑物阴影,且利用建筑物阴影进行建筑物高度估算的平均精度达到了95.40%,证明了高分二号卫星影像在提取建筑物高度方面具有较高的可行性。     

轨迹延续性与影像特征相似性结合的城市道路提取

城市道路区域检测是城市土地管理、交通规划等领域的迫切需求,而传统城市道路区域检测多使用轨迹提取、遥感解译、人工采集等单独方式,在自动化程度或提取质量上存在一定的局限性。本文结合GNSS轨迹点与高分遥感影像各自的数据优势,提出一种基于轨迹延续性与影像特征相似性的遥感影像道路区域检测方法。该方法以出租车GNSS轨迹点构建轨迹特征栅格,基于轨迹延续性在平均方向特征栅格中划分路段对象,利用道路对象的光谱特征向轨迹无法覆盖的小区内部进行拓展,以获得提取区域内较为完整的道路信息。试验证明：本文方法可以有效降低道路的同物异谱现象及阴影、树木遮挡的影响,高效地提取高分遥感影像中的道路区域。与传统的遥感影像分类方法相比,具有更高的精度与自动化程度,相较于深度学习模型具有更广的适应性。     

资源三号影像中城市高大地物阴影检测方法

针对遥感影像处理中阴影检测和信息补偿不准确的问题,该文在研究已有阴影检测算法的基础上,结合资源三号(ZY-3)影像数据的特性,构建了阴影检测方法:首先对原始图像分别做差值运算和主成分变换,并利用多峰阈值自动提取算法检测出阴影区域;其次将差值运算提取的粗阴影区域与主成分变换提取的阴影区域做并运算生成一个新的阴影区域;然后判断影像中是否含有水体,如果含有水体则利用多峰阈值自动提取算法检测出水体并与新合并的阴影区域影像做布尔运算得到完整的阴影区域,反之则新合并的区域即为完整的阴影区域。实验结果表明该方法针对ZY-3具有较好的普适性、较高的提取精度和提取效率。     

多光谱影像NDVI阴影影响去除模型

归一化植被指数(NDVI)在植被多光谱遥感反演中占据尤为重要的地位,而遥感影像中普遍存在的阴影对NDVI的精度产生很大的影响,因此去除阴影对植被NDVI的影响对更精确的定量化研究具有应用价值。本文基于光照区和阴影区的太阳辐射能量差异,模拟出同一植被在光照区和阴影区的辐亮度,分析阴影对NDVI的影响机理;利用植被固有反射率谱间关系,引入对阴影极敏感的且与植被信息相关性小的归一化暗像元指数NDPI(Normalized Dark Pixel Index),分析同一植被处于光照区与阴影区的NDVI关系,构建以光照区植被NDVI为基准的NDVI阴影影响去除模型NSEE (NDVI Shadow-Effect-Eliminating),并应用于Landsat 8 OLI影像进行验证。结果表明:NDVI阴影影响基本去除,阴影区NDVI接近正常值,且光照区NDVI保持稳定;有效解决了阴影导致NDVI统计直方图的偏态问题,使其更接近正态分布;与验证影像NDVI沿剖面线逐像元比对发现,植被NDVI阴影影响基本去除;均方根误差RMSE为0.067。本模型能够将本身NDVI值很低的像元与阴影导致NDVI降低的植被像元区分开,符合实际地物情况;模型基于影像自身信息,去除NDVI阴影影响的同时,有效保持了NDVI的相对空间关系;本文基于物理机理构建模型,模型表达简洁、易于应用,且仅依赖于影像自身信息,无需异源数据,计算方便且高效。