图像的空间频谱识别与分类

本文介绍一种光学－计算机混合处理系统对图像进行空间频谱分析的原理和方法。该系统的光学部分是一个夫琅和费衍射装置，它把光学图像转换成二维的傅立叶频谱，即空间频谱。计算机则负责频谱数据的采集与分析。鉴于遥感地质日视解译中区分岩类的主要识别指标是遥感图像的影纹特征，文中以岩石的遥感图像的空间频谱采样与特征提取，对空间频谱进行识别和分类为例，阐明利用衍射图样对图像进行识别的方法。     

模糊分析学在空间信息分析中的应用初探

本文综述了空间现象分布和空间信息分析中的模糊问题，给出了模糊区域的概念及其测度方法，结合实例阐述了不精确空间关系分析，不精确空间关系综合及模糊推理在空间信息分析中的应用方法。     

图像匹配的物体空间关系推理表达

物体空间关系指的是物体在欧氏空间中的邻近关系,根据图像中包含物体的邻近关系解决图像匹配的问题。本文首先基于对比机制训练物体块特征提取网络,构建物体块深度特征,该特征可以有效匹配不同图像中的相同物体块;其次,基于已有的先验图像数据推理表达图像中物体的空间邻近关系,构建场景物体空间邻近图;进而基于该空间邻近图计算场景图像对的空间邻近度,完成图像空间关系匹配。试验表明不匹配图像间的空间邻近度一般为0,而匹配图像间的空间邻近度一般大于0,本文空间关系匹配涉及多个物体间的相互关系,具有更强的稳健性,其匹配效果明显优于对比试验中的其他方法,可以高效稳定地完成图像匹配任务。     

利用天文观测图像对空间碎片目标进行自动识别与追踪

提出了一种利用天文观测手段获取的CCD图像序列对空间碎片进行自动识别和追踪的方法。该方法采用计算机图像处理、图像识别与分析和计算机视觉等相关技术,自动识别出每幅CCD图像中的空间碎片以及背景恒星等空间目标,并定量计算其有关特征;然后根据空间碎片移动较快的特点,在CCD图像序列中结合基于Snake模型的主动轮廓追踪和特征相似性比较两种方法,对其中出现的空间碎片目标进行自动识别和追踪。实验结果显示,该方法能准确地对空间碎片目标进行自动识别和追踪。     

GIS图上地理区域空间不确定性的分析

区域是GIS空间分析的基本单元。它是环境科学、土壤科学等领域中广泛存在的一类地理实体。这类实体抽象概括为GIS中空间目标时不可避免地带有模糊性。利用模糊集这个强有力的数学工具，首先基于场模型提出了表达GIS中模糊区域目标的方法，分析了其空间不确定性。继而，建立了模糊区域的形态描述模式，即模糊区域边界、内部和外部，并指出了Cohn给出的定义中的不足。在此基础上，对Egenhofer提出的九元组进行了扩展，构建了适合于描述确定和模糊区域目标间拓扑空间关系的模型。     

一种简单加入空间关系的实用图像分类方法

遥感图像分类是遥感图像处理的一项基本内容，也是遥感应用中关键的一步。为了提高分类的精度，一方面是对光谱信息的合理利用；另一方面，可以加入新的信息源，即进行多源数据处理，并加入地学知识，尤其是对空间信息的利用是至关重要的。但是由于地学知识的复杂性及空间信息利用的难度以及数据源的限制，尚无公认的实用方法。该文提出了一种简单加入空间关系的分类方法，在没有其它数据源的情况下，利用空间关系特性，在分类中构造两个空间关系波段，实现空间约束，部分消除仅依赖光谱数据分类而引起的同物异谱和同谱异物造成的分类错误。简单实用，同时也验证了空间关系在分类中的重要性。     

一种提高CCD成像卫星空间分辨率的方法研究

从卫星硬件设计与地面软件处理相结合的角度出发，建立了一套提高卫星图像空间分辨率的方法。对模拟靶标图像、一航景物图像、遥感图像分别进行了不同分辨率成像效果的计算机模拟。结果表明，所建立的卫星图像空间分辨率提高理论是正确的，使卫星图像空间分辨率提高2倍甚至更多在理论上是可行的。这一研究成果的实际应用，将会提高卫星的空间分辨率，也可以在保持卫星分辨率的条件下，缩小光学仪器的焦距，使卫星相机小型化，减小其体积和重量。     

空间统计分析的环境质量评价应用

本文阐述了空间统计分析方法的基本原理,介绍了判断空间关联显著性的相关指标及其计算方法,并将空间统计分析方法应用于环境质量评价领域,探索区域环境质量在空间上的分布特征,挖掘环境质量数据中的空间关联关系。结合惠州市2008年空气现状调查中的硫酸盐化速率数据进行分析,结果表明,该数据在整体上存在显著的空间自相关和聚集模式;在局部层面存在三个统计显著性较高的聚集区。由此可知,空间统计分析方法能有效地挖掘环境质量数据中的潜在关联关系,为环境质量评价提供十分重要的统计依据。     

等高线空间关系研究

地形图上等高线相互之间的空间关系是人们分析地形的重要依据,也是利用GIS模拟地形图认知能力的一个重要出发点在利用计算机模拟人们判读地形图的过程中面临的一个关键问题是：如何在计算机环境下有效地描述、表达及计算等高线空间关系,本文从空间认知的需求出发,在等高线空间关系分类的基础上,利用图论中的树结构(等高线树)形式化表达等高线空间关系,在Voronoi邻近的基础上建立了计算机可执行的等高线空间关系计算方法。     

遥感图像数据库基于内容查询的研究

在分析图像数据库信息特征的基础上，讨论了图像数据库的一般关系模型图像数据库基于内容查询的定义，提出了相应的集合代数模型，指出遥感图像基于内容查询实现的两种方案。并以GIS要素与遥感图像的空间关系为基础，着重分析了GIS支持的遥感图像基于内容查询系统的主要算子，对基于图像特征索引的内容查询，也作了一般形式化的讨论并给出了应用的系统框架。     

Adjacency selection in Markov Random Fields for high spatial resolution hyperspectral data

 Markov Random Fields, implemented for the analysis of remote sensing images, capture the natural spatial dependence between band wavelengths taken at each pixel, through a suitable adjacency relationship between pixels, to be defined a priori. In most cases several adjacency definitions seem viable and a model selection problem arises. A BIC-penalized Pseudo-Likelihood criterion is suggested which combines good distributional properties and computational feasibility for analysis of high spatial resolution hyperspectral images. Its performance is compared with that of the BIC-penalized Likelihood criterion for detecting spatial structures in a high spatial resolution hyperspectral image for the Lamar area in Yellowstone National Park. Received: 9 March 2001 / Accepted: 2 August 2001     

多边形间空间关系查询的异构多核架构并行算法

目前在空间关系查询中常用的Plane Sweep算法是一种串行算法,在处理海量空间数据时效率较低,而已有的并行计算方法对于普通的计算机并不适用。本文针对这个问题,提出了一种多边形间空间关系查询的异构多核架构并行算法,该算法先利用STR树索引过滤掉不相交的多边形,然后将过滤后的多边形数据集合分解为点集合和边集合,并对其构建四叉树索引;在保证数据浮点运算精度符合要求的情况下,利用GPU强大的批量运算能力快速处理边与边的相交情况并据此逐步计算得到环间的拓扑关系,再根据环间拓扑关系计算得到多边形间的维度扩展九交模型(DE-9IM)参数值;根据DE-9IM参数值与空间关系查询条件相比对,输出查询结果。最后通过试验验证了算法的准确性与高效性。     

面向对象的遥感影像模糊分类方法研究

传统的基于像素的遥感影像处理方法都是基于遥感影像光谱信息极其丰富,地物间光谱差异较为明显的基础上进行的。对于只含有较少波段的高分辨率遥感影像,传统的分类方法,就会造成分类精度降低,空间数据的大量冗余,并且其分类结果常常是椒盐图像,不利于进行空间分析。本文采用面向对象的影像分类方法,考虑了对象的不同特征值,例如光谱值,形状和纹理,结合上下文关系和语义的信息,这种分类技术不仅能够使用影像属性,而且能够利用不同影像对象之间的空间关系。在对诸多对象进行分类后,再进行精度分析。在此研究提出了一种面向对象的方法结合模糊理论把许多的对象块分成不同的类别。这一过程主要有两个步骤：第一个步骤是分割。图像分割将整个图像分割成若干个对象,在这个过程中,分割尺度的选择会影响到后续的分类结果和精度。第二个步骤是分类。在这个步骤中,特征值的选择和隶属度函数的选择都对分类结果有着至关重要的影响。     

Web环境下实现空间数据表达的框架研究

Internet的迅速发展，促进了通过网络获得空间信息的要求，由于空间矢量数据具有数据量大，对象关系复杂等不同于文本，图像的特殊性，在数据传输较慢且要求高交互操作的Web环境空间，空间矢量数据的可视化是一个难题。本文讨论了Web中实现空间矢量数据可视化的体系结构。分析由数据库中的空间数据到客户端地图显示的整个过程，认为WebGIS的实现可以分为服务器端方式，客户端方式，中间数据转换方式和客户服务器分布计算方式等4种方式，每种方式各有优点，应用于不同的环境，我们提出一种能够同时实现4种方式的开放框架结构，方式的选择由客户端传送的参数决定，通过对比，认为在交互操作较高的环境中，以矢量数据方式传输较好，而对于交互操作较少的空间信息表砂，以图像方式传输较好。     

支撑向量机及其遥感影像空间特征提取和分类的应用研究

提出了基于支撑向量机（SVM）的遥感影像空间特征提取的新方法，并以SPOT全色波段影像上城市特征信息的提取为应用实例，并与人工神经网络（ANN）等特征提取方法进行综合比较，认为SVM方法不但能够获得比较高的分类精度，而且在学习速度、自适应能力、特征空间高维不限制、可表达性等方面具有优势。     

一种结合相位相关法和AKAZE算法的纹理缺乏地区影像匹配技术

由于纹理缺乏地区影像缺少鲜明特征,特征重复性严重,使得单纯的基于特征的匹配算法很难获得唯一性较强的特征描述符,导致同名点误匹配的比率大大增加。AKAZE算法以非线性尺度空间为基础,较好地顾及了影像的纹理结构及细节信息,对纹理缺乏地区的影像匹配具有一定的应用价值。基于频域的Fourier-Mellin相位相关技术,通过对影像的频域及对极数变换,计算互功率谱可获得影像间的旋转、尺度和平移参数。因此,本文通过Fourier-Mellin变换计算影像间的几何关系,对AKAZE算法检测出的特征点进行了匹配范围的约束,初步解决了纹理缺乏地区的影像匹配问题。试验结果表明,该方法可以提高匹配的正确率及同名点对数。     

多视角监控视频中动态目标的时空信息提取方法

监控视频中动态目标的精准定位与跟踪作为计算机视觉领域中重要的研究方向,近年来已成为监控领域的研究热点。传统视频动态目标检测仅依赖图像特征数据,忽略了与地理坐标系精准匹配,特别是对于多个摄像机覆盖的区域,拍摄的角度不同,投影后形成的图像空间分辨率也不同,因此,难以满足智能监控在复杂的地理场景中全方位时空信息感知。本文提出一种多摄像头协同的视频监控图像与地理空间数据互映射模型构建方法来获取动态目标的轮廓和地理位置等时空信息,首先建立监控图像信息与地理空间数据的互映射关系,将观测角度不同、尺度不同和空间分辨率的监控图像置于同一坐标系下,并在此基础上通过融合Canny算子与背景减法来检测目标的边缘信息;然后采用质心偏移算法还原目标在该场景的实际位置,从而实现多角度下连续跟踪,提升地理场景的时空理解力和分析力,提高动态目标的精准定位与跟踪能力。