高分辨率遥感影像信息提取与目标识别技术研究.pdf

第30卷第3期测绘科学Vol130No13

2005年6月ScienceofSurveyingandMappingJun

高分辨率遥感影像信息提取与目标识别技术研究

明冬萍,骆剑承,沈占锋,汪闽,盛昊
(中国科学院地理科学与资源研究所资源与环境信息系统国家重点实验室,北京100101)

=摘要>由于高空间分辨率遥感影像海量数据、复杂细节和尺度依赖的特点决定了高分辨率遥感影像处理的技
术难点。在总结以往高分辨率影像(航空影像)信息提取技术的主要难点和不足,从理论上和实践上分析了基于特
征基元的高分辨率遥感影像处理与分析的意义,提出了基于特征基元的高分辨率遥感影像多尺度信息提取技术框
架。最后对此框架进行总结与分析,指出了目前研究中仍存在的难点和今后的研究重点。
=关键词>高分辨率遥感;信息提取;目标识别;特征基元;影像分割;多尺度
=中图分类号>TP75=文献标识码>A=文章编号>1009-2307(2005)03-0018-03

1引言了建筑物提取功能,比如Nagao等人研制的二维航空像片
理解系统,还有国内适普公司的VirtuoZo系统等。总结起
航天遥感技术经过30多年的发展,无论在光谱分辨来,这些方法的主要技术思路有三种:¹以区域分割为基
率、空间分辨率、时间分辨率等方面都有巨大的进步,已础的区域分析,如Nago的航空像片理解系统;张煜采用几
经形成高光谱、高空间分辨率、全天时、全天候、实时/准何约束与影像分割相结合的快速半自动房屋提取[2];杨益
实时的对地观测能力。这些先进的航天遥感技术为监测全
军针对建筑物密度高,且灰度值大于背景值的航空影像提
球变化、区域环境变化等提供了大量的宏观、现势性资料
,出了基于区域分割进行建筑物检测[3];巩丹超针对顶部灰
造福于人类及其安居环境。尤其是自法国发射了SPOT-1度和纹理均匀一致的建筑物也提出了基于分割区域进行边
号卫星以后,基于现势性极好的传输型高空间分辨率卫星缘追踪的提取思路[4]。º基于角点检测和匹配的方法,徐
遥感图像的应用已引起了世界各国的普遍关注。二十多年芳基于角点检测和匹配的方法设计建筑物的半自动提取,
来,卫星影像的地面分辨率由10m、5m、2m、1m、甚至但是没有充分利用房屋的直线边缘信息[5];巩丹超针对建
016m逐步提高,真正使人们能够/不出门而知天下事0。筑物边缘清晰的影像提出了基于边界线检测的建筑物提
高分辨率遥感图像的产生,不仅使土地利用、城市规划、取[4]。»由于航空摄影测量像片具有优越的提供立体相对
环境监测等民用方面有了更便利、更详细的数据来源而
,的能力,极大促进了基于多片多视角分析技术的建筑物高
且对于军事目标识别、战场环境仿真来说有着更为重要
,度提取以及三维重建,如著名的3DMOSAIC系统[6];此外
的意义。有研究中利用DSM(激光扫描数据或数字摄影测量产品)或
现有数据等来再辅助获得建筑物高度信息[7]。需要指
2高分辨率遥感影像信息提取GIS
出的是,在以上三种技术思路的大多数研究中,影像上建
遥感的根本目标是为了从图像上提取信息,获取知识。筑物阴影对于结果的提取也起到了重要的作用(尤其在20
一般来说,遥感影像信息提取包括分类和识别。世纪80年代的研究中),包括两方面:作为提取结果是否
遥感影像目标识别一般针对人工地物而进行不仅依
,是建筑物的判别依据,和作为辅助信息提取建筑物高度以
据其光谱特征、还很大程度上依据目标形状、空间语义关
协助完成建筑物三维重建。总体来说,由于遥感影像的复
系等其落脚点往往是小尺度的目标类别归属一般其数
,,杂性,目前对建筑物的提取的模型还有待于进一步完善、
据源为高空间分辨率的航空影像和卫星影像,因为,影像对知识和线索的利用和集成的程度也有待于提高。
空间分辨率的提高更能反映人工行为的影响和干预。人工针对道路提取,已有研究针对不同影像类型(航空/遥
地物是空间地理信息库中重要元素,人工地物主要包括建感影像),不同的比例尺、不同区域的影像(城区/乡村/郊
筑物、桥梁、道路和大型工程构筑物(如机场),而在城市区)和不同道路类型(乡村路/街道/等级公路/高速公路)发
[1]
区域高分辨率遥感影像中,80%的目标是建筑物和道路,展了不同提取方法。但有学者将这些方法总结为四个主要
因而关于建筑物和道路提取的研究相对较多它们也分别[6]
,的步骤:¹道路特征的增强,如滤波和小波变换等。º
是面状和线状目标提取的典型代表。然而目前上述相关研
道路/种子点0确定,确定可能的道路点。人们提出了各
究的数据源还大多为TM影像(具体体现为居民地提取和城种道路检测算子,有基于像素分类、边缘检测和模板匹配
市区域提取)、SAR影像以及航空影像和摄影测量像片等,等方法。»将种子点扩散成段,有基于规则的边缘