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基于GMM-MRF的高分辨率遥感影像道路提取算法研究的中期报告
一、研究背景及意义
高分辨率遥感影像的道路提取一直是图像处理领域的研究热点问题之一。道路提取在城市规划、地图制作、交通管理等领域有着广泛的应用。然而，由于道路的形态、材质、颜色等特征复杂多样，再加上遥感图像采集过程中存在噪声、云层等干扰因素，道路提取问题一直未得到很好的解决。
当前，道路提取算法主要分为基于规则、基于像素、基于特征和深度学习等四类方法。其中，深度学习方法近年来得到了广泛关注，但其需要大量的数据和计算资源，同时对于遥感影像的鲁棒性仍然存在挑战。因此，基于特征的方法被广泛采用，并取得了不错的效果。
本文将基于GMM-MRF模型，结合图像分割、MRF优化等方法，提出一种高效、鲁棒的基于特征的道路提取算法，旨在提高道路提取算法的精度和效率。
二、研究内容及方法
1.GMM-MRF模型概述
本文提出的算法中采用GMM-MRF模型，即基于高斯混合模型(GMM)和马尔可夫随机场(MRF)的模型。具体来说，通过构建GMM对遥感图像进行分割，得到像素点的类别信息，然后以此为基础，通过MRF优化对图像进行道路提取。
2.图像分割算法
本文采用了一种基于颜色空间和纹理特征的图像分割算法。该算法首先将RGB图像转换到Lab色彩空间，然后利用均值漂移算法对图像进行分割，得到初步的图像分割结果。接着，结合灰度共生矩阵(GLCM)特征对图像进行进一步的细分割。
3.MRF优化算法
基于图像分割得到的类别信息，可以构建相应的MRF模型，以优化道路提取的结果。本文采用了基于最大后验概率(MAP)准则的MRF优化方法，即通过最小化MRF能量函数，得到最优的道路提取结果。
三、预期成果及意义
本文预期在道路提取算法方面取得一定的进展，具体有以下几点意义：
1.提供了一种高效、鲁棒的基于特征的道路提取方法；
2.综合运用了图像分割、GMM-MRF模型和MRF优化等方法，为道路提取问题提供了一种新的解决方案；
3.通过实验验证，本文提出的算法比常用的方法有更好的提取效果和鲁棒性。
四、进度安排
1.初步搭建GMM-MRF模型，已完成；
2.完善图像分割算法，进行实验验证，目前正在进行；
3.设计MRF优化算法，进行实验验证，计划在下一阶段完成；
4.对整个算法进行测试和分析，进一步完善算法。
五、参考文献
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[4]李清,杨科,田野.基于高斯混合模型和MRF的遥感图像分割[J].北京大学学报(自然科学版),2003,39(3):361-365.