基于特征提取的光学影像和SAR影像自动配准

针对现有的配准方法用于多光谱影像与SAR遥感影像配准时,存在受SAR图像斑纹噪声影像大、手工选取配准控制点精度低、利用图像景物特征配准时获取区域和边沿困难等问题,以SPOT5影像与RADARSATSAR影像配准进行实验,提出了一种利用改进的SIFT在提取的特征图像上寻找匹配点进行粗配准,然后利用交叉累积剩余熵作为相似性测度结合原始影像信息寻找光学特征图像的角点在SAR影像上的匹配点并进行精配准的方法,配准精度达到了子像素级水平。实验结果表明该方法对多源遥感影像有很强的适应性,配准精度高。     

基于高分三号卫星影像的水体信息提取技术研究

随着各类卫星遥感和航天航空技术的不断进步,采用卫星遥感图像来提取水域的信息成为了新的选择和研究的热点.同时SAR(合成孔径雷达)技术以其不受各类气候、气象的干扰,高分辨率、穿透力强的优点,成为水域信息提取的重要手段.高分三号卫星是近年来我国发射的SAR卫星,为此本文研究所采用的数据源为高分三号HH、VV、HV、VH四种极化方式的SAR图像,研究区域为长春市农安县太平池水库及共青团水库,采用经验阈值分割法分别提取其水域信息,进而分析评价水域提取的正确性和精度.总结发现:1)使用经验阈值分割法可以从SAR图像上提取水体;2)提取的水体经过和天地图和谷歌地图的比对,验证了正确性;3)不同极化方式所提取出来的水体的效果是不同的.     

任意方向对称差值核的SAR图像边缘提取算法

由于现有边缘检测方法多存在对图像噪声的敏感性以及检测边缘的有限方向性等问题,因此在斑点噪声的影响下难以有效检测SAR图像中具有任意方向性且强度相近的区域间边缘。本文提出了一种任意方向对称窗口的SAR图像边缘提取算法。首先,以任意像素在图像中的格点位置为对称中心构建任意方向上的对称窗口;定义各窗口内像素到中心像素距离的核函数;以像素核函数为权重分别计算两对称窗口内像素光谱测度的加权平均值,并定义两者之差的绝对值为该方向上该像素隶属边缘的强度;选取所有方向中最大边缘强度作为边缘像素的判别标准。为去除错误提取的边缘像素,设计基于滤波操作的后处理过程。对模拟图像提取结果的定性及定量分析表明提出算法可在一定程度上克服噪声影响,较为准确地提取任意方向的边缘。     

SURF与归一化互相关测度相结合的SAR影像匹配方法研究

合成孔径雷达(SAR)匹配是SAR影像处理的重要环节,但由于SAR影像的特殊成像机理,导致SAR影像在匹配时会出现精度、成功率都较低等问题。特别是山地区域,SAR影像富含纹理信息稀少,影像间几何畸变和辐射变形严重,导致特征点提取困难,匹配精度低。鉴于此,本文提出了采用SURF算法和归一化互相关测度相结合的方法,该方法能够快速获得大量匹配点对,实现SAR影像高效的自动化匹配。首先,应用SURF算法获取影像特征点约束匹配搜索范围;然后,采用归一化互相关和测度筛选提取到的匹配点对;最后,利用双向一致性约束剔除错误匹配点对。本文选取地形复杂区域SAR影像数据进行匹配实验,结果表明,该方法能够获得高精度、特征稳定且分布均匀的匹配点对,可以有效地避免几何变形对SAR影像匹配的影响。     

利用方向相位特征进行多源遥感影像匹配

针对较大的非线性辐射特性差异导致不同谱段、不同载荷获取的多源遥感影像之间匹配难度较大的问题,提出一种利用方向相位特征进行多源遥感影像匹配的方法。该方法首先利用角点提取算子对参考影像均匀提取特征点,然后利用Log-Gabor滤波器在多个方向上计算影像的相位特征图像,在此基础上对特征点构建密集特征描述向量并采用滑动窗口的方式来确定匹配点对,最后利用一定阶数的泰勒级数将匹配结果精度拟合到子像素级。利用3组真实的异源遥感影像进行实验,结果表明,该方法在光学影像、红外影像、多光谱影像和合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)影像之间均能匹配到稳定可靠的同名点。     

基于面积比分割的面状水域提取方法研究

针对目前遥感影像中面状水域提取算法的自动化程度不高的问题,本文提出了一种基于面积比分割的面状水域提取算法。首先,利用矢量数据提供的面积作为先验信息,对待提取的遥感影像进行图像分割,经过去噪、边缘检测等环节实现面状水域的初步提取;然后将初步提取的面状水域带入到主动轮廓模型中,作为初始边界对面状水域进行精确提取;最后,以天绘影像对上述算法进行验证,结果表明:该算法能够有效提取面状水域,提高现有算法的自动化程度。     

直线特征辅助的靠岸舰船检测

针对靠岸舰船难以检测的问题,提出了一种直线特征辅助的靠岸舰船检测方法。首先利用高精度的卷积神经网络目标检测算法YOLOv3对影像进行粗检测,获取可能存在舰船目标的区域作为兴趣区域;然后提取影像的直线特征,将直线的方向作为确定舰船方向的辅助信息;最后利用具有一定角度的滑动窗口遍历兴趣区域获取候选目标,并对侯选目标进行二次分类和识别得到最终检测结果。利用不同港口的遥感影像进行实验的结果表明,提出方法能够有效检测港口内多种方向和并列停靠的舰船目标。     

结合LiDAR与遥感影像的水域边界提取方法

针对高分辨率遥感影像提取水域边界不准确、不完整的问题,提出了高分辨率遥感影像结合机载LiDAR点云数据提取水域边界的新方法。首先将配准后的LiDAR点云数据网格化,生成DSM影像,然后运用数学形态学分析获取水体的初始边界信息,最后基于活动轮廓模型的图割算法对构建的边界缓冲区进行优化分割,从而获取精确的水域边界。实验结果表明,该方法能够去除部分水域干扰噪声且能够得到比较精确的边界信息,具有较好的视觉效果和较高的工程应用价值。     

喀斯特地貌SAR影像多级配准方法

文章针对现有SAR影像配准方法对喀斯特地貌低相干区域配准的局限性,在阴影区域提取的基础上提出一种SAR影像多级配准方法。通过对喀斯特地貌阴影区域的分析,逐级提取阴影区域质点和位于山峰位置的高相干点作为特征点。在进行像元级和亚像元级的配准时分别采用几何特征参数和相干系数作为自动配准的测度。实验验证了喀斯特地貌SAR影像采用此方法进行配准的可行性,配准精度有所提高。     

基于SAR影像进行边缘检测自动提取的研究与应用

利用SkySat-3系列卫星合成孔径雷达卫星遥感影像的多元性和分辨性,基于自动阈值与区域生长算法相结合进行SAR岸线提取,进而分析SAR图像岸线提取检测技术流程,展现合成孔径雷达制作影像在海域边缘监测、图像分割、构成水体提取方面的应用,可有效减少人工操作,提高工作效率。     

高分辨率遥感图像港口检测的复合线索视觉注意模型

为提高高分辨率光学遥感图像港口自动检测的准确性,常需综合多类线索并进行复杂的特征提取、融合与分类推理,从而带来较高的计算复杂度。为此,仿生人类视觉注意机制,提出了一种复合线索视觉注意模型,综合利用高分辨率光学遥感图像港口多尺度底层特征和高层知识线索,实现了港口检测特征自然融合与综合分类推理。该方法在提高检测效果的同时较好地控制了计算量的增长,避免了复杂特征的大范围区域提取,采用多步快速算法降低了整个算法的计算复杂度,实现了计算资源受限条件下港口的快速定位与检测。同时,由于能将有限计算资源快速聚焦于最可能含有港口目标的区域,大大提高了目标检测方法响应的实时性。来自不同卫星的高分辨率光学遥感图像实验结果,验证了提出方法的有效性。     

多结构元素组合型MODIS影像水体边缘检测

受空间分辨率的约束,MODIS遥感影像中存在很多混合像元,不利于水体边缘信息的提取,为提高水体边缘混合像元的检测精度,本文提出了多结构元素组合型边缘检测算法。方法选取了适合于遥感影像水体边缘检测的膨胀型和腐蚀型算子,同时针对遥感影像自身的特点,构建了多尺寸多方位的结构元素,设计了不同的方向权重和尺寸权重系数,再将基于不同检测算子的边缘检测结果组合得到最终结果。实验结果表明与传统算法相比,多结构元素组合型边缘检测算法边缘提取效果良好,提高了水体边缘的检测精度。     

多结构元素组合型MODIS影像水体边缘检测

受空间分辨率的约束,MODIS遥感影像中存在很多混合像元,不利于水体边缘信息的提取,为提高水体边缘混合像元的检测精度,本文提出了多结构元素组合型边缘检测算法。方法选取了适合于遥感影像水体边缘检测的膨胀型和腐蚀型算子,同时针对遥感影像自身的特点,构建了多尺寸多方位的结构元素,设计了不同的方向权重和尺寸权重系数,再将基于不同检测算子的边缘检测结果组合得到最终结果。实验结果表明与传统算法相比,多结构元素组合型边缘检测算法边缘提取效果良好,提高了水体边缘的检测精度。     

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。     

基于改进邻域均值的全色影像水域提取

利用传统邻域均值法对全色影像水域进行提取时,所提取的水域边界精确度严重依赖于搜索窗口的大小。本文通过分析水域灰度特征以及提取边界不精确的原因,对方法进行针对性的改进:依据邻域各像素点与种子点的灰度差值分别对其赋予不同的灰度值,以处理后的邻域均值作为特征进行水域提取。实验结果表明:基于改进的邻域均值方法对遥感影像水域有较好的提取结果,提取精度较之改进前有明显改善。     

机载SAR图像与仿真SAR图像的匹配策略

机载SAR图像与仿真SAR图像的匹配在机载SAR图像无控制正射纠正中具有重要的应用价值。为了提高机载SAR图像与仿真SAR图像匹配的可靠性,本文在SAR图像仿真的基础上,分别以机载SAR图像和仿真SAR图像作为匹配基准,设计了综合运用特征点提取、金字塔影像匹配、相关系数相似性测度计算、双向匹配等方法的匹配方案。利用机载SAR图像和由SRTM DEM仿真的SAR图像进行了匹配试验,统计了不同策略的正确匹配点数,并结合仿真SAR图像的特点,分析认为:以仿真SAR图像作为匹配基准进行匹配的策略较好。     

均匀分布与结构描述ASIFT相结合的SAR与可见光图像配准算法

针对SAR与可见光图像配准中存在的非线性灰度差异与斑点噪声,同时考虑不同的成像视角问题,提出了基于均匀分布与结构描述ASIFT的SAR与可见光图像配准算法。该算法首先采用引导滤波建立引导尺度空间以达到噪声抑制与边缘保持,在特征点提取阶段,由于非线性灰度差异引入相位一致性强度信息,并与尺度空间网格划分相结合,指导筛选图像中均匀特征点的获取;然后在特征描述阶段,引入扩展相位一致性方法计算SAR与可见光图像的一致性梯度幅值和方向,提高了主方向和描述符的准确性;最后利用Optimal-RANSAC进行特征描述符匹配实现有效配准。通过对4组实测图像进行试验及结果分析,证明该算法相比SAR-SIFT与传统ASIFT算法具有更准确的配准精度。     

应用于遥感图像分割的原型提取谱聚类集成算法

针对遥感图像数据量大、类别归属复杂的特点,提出了一种用于遥感图像分割的原型提取谱聚类算法。该算法首先采用广义模糊c-均值聚类算法对遥感图像进行过分割,将得到的聚类中心作为每个分割区域的代表点;然后,通过构造代表点之间的相似性矩阵,利用谱图划分方法对代表点进行聚类;最后,根据代表点的聚类结果对图像像素点进行重新归类来获得遥感图像的最终分割结果。此算法涉及到3个参数,为了克服算法对于参数的敏感性和内在的随机性,进一步引入集成策略,给出了原型提取谱聚类的集成算法。     

改进邻域结构与轮廓分析的LiDAR点云立交桥提取

由于缺乏有效并具有针对性的方法以及传统遥感影像的2维局限性,城市立交桥点的识别与轮廓提取存在较大困难。本文基于机载LiDAR点云数据提出一种城市立交桥的提取方法。首先,通过基于局部平面约束的剖面点分割方法,利用多方向扫描线建立改进的剖面邻域点云组织结构,从而提取出立交桥种子点。然后,利用Alpha-shape算法定位立交桥轮廓,并获取立交桥初始点。最后,利用区域增长的方法提取出完整结构,同时获取立交桥轮廓。实验结果表明,从提取结果上获取的立交桥长度、宽度以及形态等指标与人工量测结果相近,具有较高的准确度。     

SAR图像海岸线检测的区域距离正则化几何主动轮廓模型

合成孔径雷达(SAR)卫星遥感图像可以极大地提高全国海岸线覆盖频率,然而受到海洋波浪所引起的随机海水表面粗糙度的影响,海岸目标与海水背景边界易混淆不清,因此本文提出了基于区域距离正则化几何主动轮廓模型(RDRGAC),引入距离正则项,解决重复初始化水平集函数为符号距离函数的问题,提高了算法收敛速度。此外,将区域面积项系数与SAR图像等效视数(ENL)建立非线性拟合关系,实现RDRGAC模型根据不同SAR遥感图像的自适应调整,改善海岸线自动提取精度。通过河北省北戴河和大连市金州湾SAR数据海岸线提取对比试验,验证了所提方法的有效性。