基于卷积神经网络的城市水体提取方法研究

针对传统方法在城市水体提取中容易受到建筑物阴影影响和难以精确提取细小水体等问题,提出了一种基于逐像元分类和多尺度分割技术的卷积神经网络遥感水体提取方法.该方法利用像元的光谱特征向量构建光谱特征矩阵,作为卷积神经网络输入特征训练水体提取模型,以多尺度分割结果抑制分类离散点与水体边缘误分现象,进一步提高提取精度.试验结果表...     

基于SPOT-5图像的城市水体自动提取模型研究

以南京市主城区为对象,研究基于SPOT-5图像的城市地区水体信息的提取方法.分析表明,对SPOT-5的SWIR波段进行简单的阈值处理,可以清晰地将水体与阴影提取出来.在分析水体和阴影光谱特征和空间特征（形状指数等）的基础上,建立了基于SPOT-5图像的城市地区水体的自动提取决策树模型.精度验证表明,该模型的水体提取精度较监督分类的提取精度提高2.5%,尤其在具有许多建筑物阴影的局部区域,本模型的水体提取精度提高11.6%.此外,本模型还具有很好的移植性,只是在阈值大小的确定上会有部分差异.     

基于多尺度影像分割的面向对象城市土地覆被分类研究——以马来西亚吉隆坡市城市中心区为例

城市受人类活动影响比较大,结构组成比较复杂,对该区域进行分类研究存在一些问题。甚高分辨率遥感影像,以其丰富的细节信息为城市土地覆被分类研究提供了可能。本文结合使用甚高分辨率QuickBird遥感影像和激光扫描LIDAR数据,论述了利用多尺度、多变量影像分割的面向对象的分类技术对马来西亚基隆坡市城市中心区的土地覆被分类研究。针对特定地物选择合适的影像分割特征和分割尺度、按照合理的提取顺序逐步进行城市土地覆被信息提取。在建筑物的提取过程中构建了归一化数字表面模型nDSM,使用成员函数将建筑物信息提取出来。精度评价结果表明,利用该方法得到了理想的城市土地覆被分类结果,其分类总精度从常规面向对象分类方法的83.04%上升到88.52%,其中建筑物生产精度从60.27%增加到93.91%。     

顾及地物空间关系的卫星影像水系信息提取

为了更好地提取影像阴影部分的信息,本文采用一种顾及地物间空间关系的水系提取方法,将地物之间的空间关系与面向对象的方法相结合。通过多尺度分割算法生成同质的影像对象,利用决策树、隶属度函数和阴影与建筑物的邻接关系对水体进行提取。以昆明某区域影像为实验数据进行了试验,试验结果表明,所提出的方法可以有效解决阴影对水系提取造成的影响,大大提高了水系提取的精度。     

顾及地物空间关系的卫星影像水系信息提取

为了更好地提取影像阴影部分的信息,本文采用一种顾及地物间空间关系的水系提取方法,将地物之间的空间关系与面向对象的方法相结合。通过多尺度分割算法生成同质的影像对象,利用决策树、隶属度函数和阴影与建筑物的邻接关系对水体进行提取。以昆明某区域影像为实验数据进行了试验,试验结果表明,所提出的方法可以有效解决阴影对水系提取造成的影响,大大提高了水系提取的精度。     

城市尺度典型地表要素综合提取方法研究

国产高分卫星分辨率的不断提高,使其可以从几何形态、纹理结构及光谱信息等不同侧面实现对城市地表要素的精细描述。与面向对象分类技术相比,深度学习技术的快速发展,使得城市建筑物提取的精度不断提高。然而,由于道路两旁高大建筑物及树木的遮挡,城市道路的提取精度依然有限。本文在利用卷积神经网络提取建筑物的基础上,利用OSM面状道路数据及城市边界数据,结合植被指数和水体指数,借助空间图层叠加,使得城市建筑物、道路、植被和水体提取总体精度优于90%,为国产高分影像辅助城市精细化管理和应用提供了有效解决方案。     

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。     

基于高分辨率遥感影像的面向对象水体提取方法研究

根据高分辨率遥感影像的特点,利用面向对象的方法对高分辨率遥感影像进行了水体提取.选取最优分割尺度和分割参数对试验区进行了分割;建立了对象知识库;选择合适的阈值参数进行了水体的提取和河流、湖泊的分类;把面向对象方法分类结果与传统方法分类结果进行了对比分析.试验表明,面向对象水体提取方法具有更高的精度,不仅有效地区分了水体和阴影,而且很大程度上抑制了"椒盐现象".     

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。     

高空间分辨率遥感影像建筑物提取方法综述

高空间分辨率光学遥感影像中建筑物的提取对城市空间数据库的更新、城市动态监测以及建设"智慧城市"等方面具有极其重要的意义。本文首先介绍了高空间分辨率遥感影像中建筑物的特点,然后介绍了基于高空间分辨率遥感影像中建筑物自动提取的四种主要方法,即多尺度分割提取方法;基于边缘和角点检测与匹配的提取方法;基于区域分割的提取方法和基于数学工具;新理论以及多种方法结合的提取方法,分析讨论了各种方法的研究进展以及各方法的优缺点,同时对建筑物提取研究中需要解决的问题和研究趋势进行了总结。最后对高空间分辨率遥感影像建筑物提取研究前景进行了展望,认为可以从多源或多时相数据、边缘检测以及阴影辅助作用等方面提取建筑物,提高建筑物提取精度和高分遥感影像的利用率。     

面向对象的多尺度多特征高分遥感影像建筑物提取

建筑物作为地理信息基础数据,是衡量城市发展的主要指标,如何对遥感影像对建筑物进行的提取是遥感图像处理的热点。本文研究了基于面向对象的高分遥感影像建筑物提取,首先对影像进行多尺度分割,然后对分割以后形成的有意义的图斑进行处理。结合建筑物的光谱、形状等特征对建筑物进行提取,实验结果表明该方法提取结果较好,精度可以达到90.3%。     

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。     

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。     

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。     

多特征多尺度相结合的高分辨率遥感影像建筑物提取

在高分辨率遥感影像中,建筑物通常表现为多尺度形态,且存在同谱异物和同物异谱现象。因此,本文提出了一种综合利用光谱特征、形状特征和纹理特征,并结合多尺度分割的建筑物分级提取方法。该方法首先对遥感影像进行形态学建筑物指数（MBI）计算,而后对其特征影像进行阈值分割,并借助形状特征参数实现建筑物初提取;然后引入面向对象思想完成遥感影像多尺度分割,并利用纹理特征实现单一尺度的建筑物对象识别;最后借助多尺度融合思想完成建筑物后提取。利用本文方法对冲绳某地区影像进行了建筑物提取试验。试验结果表明,该方法的识别查准率和查全率在对象级和像素级两方面均取得较高精度。     

基于QuickBird影像的城市高大地物阴影检测方法

针对利用高分辨率遥感影像检测阴影时受水体和偏蓝色地物影像的影响问题,提出了一种主成分变换和多波段运算相结合的阴影检测方法。首先,统计、分析了Quick Bird影像中阴影、水体及建筑物等典型地物的光谱特征;然后,基于主成分变换和多波段运算相结合的方法识别阴影区域和非阴影区域,并利用多峰直方图阈值算法对阴影进行自动检测;最后,利用形态学滤波算法对检测结果进行后处理。实验结果表明,该方法对Quick Bird影像中的阴影提取具有较高的精度、效率和普适性。     

亚米级遥感影像的建筑物高度反演方法及其验证北大核心CSCD

建筑物高度是现代化都市监测、规划、管理及各城市经济活动中的基础性数据,为实现建筑物高度信息的提取,本文提出了一种基于玻尔兹曼曲线的建筑物高度反演方法。首先,利用建筑物影像的光谱特性,采用多尺度分割和遥感指数分类的办法获取建筑物阴影感兴趣区域,根据玻尔兹曼曲线函数拟合获取阴影的亚像素位置,线性拟合得到阴影边界;然后,根据太阳、卫星、建筑物和其阴影的几何关系,构建高度反演模型,估算建筑物高度;最后,选择宁海为研究区,选取在轨的主流亚米级高分二号、高景一号、北京二号、WorldView-2卫星遥感数据进行精度验证。试验结果表明,计算的建筑物高度中误差优于2.5 m,可用于一般的城市卫星遥感监测。     

基于U-Net3+的高分遥感影像建筑物提取

针对传统的高分影像建筑物提取方法存在分割精度低和分割边界模糊等问题,本文提出了一种基于U-Net3+模型的建筑地物语义分割方法。该模型以U-Net网络结构为基础,首先使用全尺度的跳跃连接将不同尺度的特征图相融合;然后通过深度监督从多尺度聚合的特征图中学习特征表达,并使用交叉熵损失函数进行训练;最后根据数据集特征,调试出不同的模型参数并以此模型进行测试,以达最佳的分割效果。试验结果表明,与U-Net和U-Net++模型相比,基于该方法的影像分割精度及地物边缘分割完整度均得到了显著提升,且当设置历元为15时,精度最高。使用该方法对高分辨率遥感影像中建筑物进行的分割试验,精度达96.62%,平均交并比(mIoU)达0.902 7,并减少了错分、漏分,同时也减少了模型参数,模型损失收敛速率快且缩短了训练周期,显著提升了建筑物提取精度。     

面向对象的高分辨率遥感影像建筑物轮廓提取研究

探讨一种一般城区场景高密度建筑物的提取方法。利用"自上而下"的多尺度分割、分类方法,首先大尺度分割提取包含建筑物的区域,然后小尺度分割提取建筑物的轮廓。利用太原地区Pleiades卫星影像进行试验验证,对分类结果进行精度评价。试验结果表明,这种方法分类精度理想,适合于一般城区场景高密度建筑物信息提取,与只针对特殊城区场景建筑物的提取方法相比,具有更好的适用性。     

基于GF-1遥感数据的城市水体信息提取方法研究

水体信息的高精度提取是水资源监测、调查与管理等研究领域的关键问题。本文选取国产GF-1卫星影像作为数据源,根据影像中典型地物光谱特征采用归一化水体指数法(NDWI)、多波段谱间关系法对研究区进行了水体提取,并通过结果分析提出了基于主成分分析与多尺度分割技术的综合水体信息提取方法。对以上4种方法进行对比分析,验证结果表明:归一化水体指数法易受阴影信息影响;改进的多波段谱间关系法能较为完整地提取水体信息,但受小范围阴影信息影响;主成分分析综合法总体精度较高;多尺度分割提取法能有效地分离水体信息与非水体信息,水体信息提取的效果最佳。