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城市遥感影像运动估计与立体匹配

城市遥感影像运动估计与立体匹配

作者：赵鑫哈尔滨工程大学

学位级别：硕士

随着遥感领域相关技术的不断发展,高分辨率遥感影像的获取已变得十分简单快捷,而在民生、军事、防灾、城市规划等领域,也越来越依赖空间信息的获取。立体匹配作为计算机视觉领域的基础部分,其匹配准确度直接影响了后续如目标识别、三维... 详细信息

随着遥感领域相关技术的不断发展,高分辨率遥感影像的获取已变得十分简单快捷,而在民生、军事、防灾、城市规划等领域,也越来越依赖空间信息的获取。立体匹配作为计算机视觉领域的基础部分,其匹配准确度直接影响了后续如目标识别、三维重建等处理的效果。立体匹配吸引了众多专家的研究,每年都会出现新的匹配算法,然而这些匹配方法大部分都关注于符合对极几何的普通摄像机拍摄的图像,而高分辨率遥感卫星上搭载的线阵CCD推扫式传感器的成像几何并不满足对极几何。此外,相比普通图像,遥感影像的信息更为复杂,干扰更多,这些都大大增加了真实遥感图像的匹配难度。许多立体匹配算法并不适用于遥感图像,而且专注于遥感图像立体匹配的研究相对较少。本文重点研究城市遥感影像的立体匹配,提出了一种新的匹配框架。本文的研究工作主要包括:(1)首先对图像进行配准,尽量缩小后续匹配的搜索空间。使用SURF特征进行特征点的提取与匹配得到匹配点集,但包含误匹配。使用MLESAC算法对得到的点集进行处理,得到准确的内点集。然后使用DLT算法,利用内点计算出两幅图像之间的仿射变换矩阵,用该矩阵对右图进行处理得到配准图像。(2)配准后的图像仍然具有二维视差,因此采用基于块匹配的运动估计算法求对应子块的位移量。因为城市遥感影像的人工地物目标具有一定分布特点,如同一建筑物楼顶或同一片相同建筑物的楼顶区域服从相同的运动情况,因此采用基于Mean Shift的方法将位移量相同的目标聚为一类。采用基于马尔科夫随机场的方法对聚类结果进行处理,将子块的中心点作为匹配点近似。为进一步精确匹配,采用基于互信息的局部立体匹配方法在近似匹配点周围进行搜索,得到准确的匹配点。(3)为证明本文提出算法流程的有效性,分别对模拟城市遥感图像和真实城市遥感图像进行处理。对于模拟图像,由于是极线校正后的图像,可以根据计算出的视差计算其高程结果,然后与给定的准确高程信息进行对比。对于真实图像,只能采取人工观测的方法判断匹配情况。实验表明,本文提出的方法在模拟城市遥感图像和真实城市遥感图像上都能得到较为理想的结果,证明了本文方案的有效性。

关键词：运动估计立体匹配城市遥感影像

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基于卷积神经网络的城市遥感影像语义分割

基于卷积神经网络的城市遥感影像语义分割

作者：潘晓权桂林电子科技大学

学位级别：硕士

遥感影像中土地覆盖的类别通常高度不平衡,大目标类别在分割任务中占主导作用,小目标类别通常会被抑制,因此类别不平衡问题是困扰城市遥感影像语义分割任务的难题之一。鉴于此,本文主要针对城市遥感影像中小目标类别的语义分割任务进行... 详细信息

遥感影像中土地覆盖的类别通常高度不平衡,大目标类别在分割任务中占主导作用,小目标类别通常会被抑制,因此类别不平衡问题是困扰城市遥感影像语义分割任务的难题之一。鉴于此,本文主要针对城市遥感影像中小目标类别的语义分割任务进行研究与分析,提出一种基于卷积神经网络的图像语义分割方法。本文主要工作如下:(1)针对城市遥感影像分割任务中类别不平衡的问题,给出一种基于中值频率平衡加权的焦点损失函数MFBocal。该损失函数根据训练集样本类别频率的中值与目标类别频率的比率对类别损失进行加权,并在原始交叉熵损失函数的基础上引入一个因子,抑制大目标类别在训练过程中的主导作用,从而将训练过程集中在小目标类别上。以Vaihingen数据集为例进行实验,实验结果表明,考虑边界像素的情况,使用相同的U-Net模型,与CE相比,MFBocal在小目标的“车辆”类别上F1-score提高了9.28%,同时仍能保持良好的整体精度,证明了MFBocal能有效地提高小目标类别的分割性能。(2)为了提高城市遥感影像的分割精度,给出用于获取上下文信息的下采样块和用于恢复原始分辨率的上采样块的概念,提出一种端到端深度全卷积神经网络DenseU-Net。DenseU-Net的核心思想是将CNN特征通过级联操作连接,并利用其对称结构将浅层的颜色、纹理等细节特征与高层抽象的语义特征相融合。实验结果表明,考虑边界像素的情况,使用相同的MFBocal,与U-Net相比,DenseU-Net的“车辆”类别的F1-score提高了6.71%,同时平均F1-score和整体精度分别提高了3.23%和2.42%,证明了DenseU-Net能有效提高整体的分割精度,尤其是小目标类别的分割精度。(3)为了分析两种不同统计学特征的输入图像,在DenseU-Net的基础上,提出一种孪生密集U型网络SiameseDenseU-Net。该网络采用两个并行的DenseU-Net网络结构分别对两种统计学特征的图像提取深层特征,将两个并行DenseU-Net提取的特征进行融合,最后采用全连接条件随机场作为后处理方法,优化最终生成的语义标注图。实验结果表明,SiameseDenseU-Net模型在不增加额外的参数量及计算成本的情况下,分割效果仍然优于原始的DenseU-Net,考虑边界像素的情况,使用相同的MFBocal,与DenseU-Net相比,SiameseDenseU-Net的“车辆”类别F1-score提高了0.9%,同时平均F1-score和整体精度分别提高了0.57%和0.56%。

关键词：城市遥感影像语义分割类别不平衡卷积神经网络中值频率平衡

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城市遥感影像信息元数据服务体系研究

邯郸职业技术学院学报 2004年第1期17卷 45-49页

作者：王树东任建华河北工程学院资源系河北邯郸056001 中国矿业大学北京校区测绘与土地科学系北京100000

介绍遥感影像元数据概念和作用 ,分析制定标准可行性、必要性及内容范围 ;探讨管理过程中的元数据的录入、工具、存储、安全等几个关键问题 ;最后 ,从数据流程的角度概要论述体系结构。

关键词：城市遥感影像影像信息服务元数据信息存储信息安全网络服务

面向地理国情监测的城市遥感影像变化监测分析方法研究

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中国住宅设施 2022年第7期 64-66页

作者：李龙凯山东省国土测绘院山东济南250013

随着城市化进程的不断推进,城市地理国情监测越来越重要。研究通过利用特定城市区域多识相遥感影像,发现了存在的主要问题,并研究了包括直接比较法、分类参考法、基于点的纵横比法和改进的灰度比值法等四种监测方法。结果表明,改进的灰... 详细信息

随着城市化进程的不断推进,城市地理国情监测越来越重要。研究通过利用特定城市区域多识相遥感影像,发现了存在的主要问题,并研究了包括直接比较法、分类参考法、基于点的纵横比法和改进的灰度比值法等四种监测方法。结果表明,改进的灰度比值法监测存在较好的适用性,但灰度比值法等其他方法也存在特定条件下的优势,在实际监测时,应根据具体情况合理选用或组合技术方法。

关键词：地理国情监测城市遥感影像灰度比值法

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基于城市遥感卫星影像对的立体匹配

光学精密工程 2022年第7期30卷 830-839页

作者：赵杰陈小梅侯玮旻韩嘉威北京理工大学光电学院北京100081 北京理工大学光电成像技术与系统教育部重点实验室北京100081

为了解决城市卫星遥感影像中存在大量阴影以及大量的视差阶跃区域导致立体匹配效果不佳的问题,提出一种适应于城市遥感影像对的立体匹配算法。对算法所使用的匹配代价函数、代价聚合方法和视差优化方法等进行研究,改进了匹配代价函数,... 详细信息

为了解决城市卫星遥感影像中存在大量阴影以及大量的视差阶跃区域导致立体匹配效果不佳的问题,提出一种适应于城市遥感影像对的立体匹配算法。对算法所使用的匹配代价函数、代价聚合方法和视差优化方法等进行研究,改进了匹配代价函数,利用多阶加权Census算法减小噪声等因素的影响。在代价聚合中加入建筑边缘信息的约束条件,在视差细化部分充分考虑城市建筑的形态特点,对视差图进行优化。实验结果表明:在MiddleBury数据集上,本文算法的准确率比经典SGM算法提升4.54%;在城市区域WorldView-2立体影像对上,建筑屋顶的高程方差为0.71,满足基于城市卫星遥感影像对获取高精度视差图的要求,能够为城市三维重建提供良好的条件。

关键词：卫星遥感城市遥感影像 Census变换边缘约束视差优化立体匹配

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基于多种特征的高分辨率遥感影像阴影检测算法研究

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基于多种特征的高分辨率遥感影像阴影检测算法研究

作者：张先鹏西南交通大学

学位级别：硕士

遥感卫星三十多年前就已经发射,随着科学技术的不断进步,卫星遥感技术在近十年中得到了真正的推广应用并取得效益。高分辨率遥感影像使人们探索和认识自然界步入了新的阶段。虽然遥感技术现今发展势头十分强劲,但是高大的树木、楼房等... 详细信息

遥感卫星三十多年前就已经发射,随着科学技术的不断进步,卫星遥感技术在近十年中得到了真正的推广应用并取得效益。高分辨率遥感影像使人们探索和认识自然界步入了新的阶段。虽然遥感技术现今发展势头十分强劲,但是高大的树木、楼房等遮挡太阳光线在遥感影像中形成大片的阴影区域。阴影的存在会影响对图像信息准确的解译,给影像的后续处理带来困难。为准确的解译遥感影像中的信息,遥感影像阴影的处理成为研究热点,而阴影检测是整个阴影处理过程的前提和关键。本文首先对城市遥感影像的阴影检测进行研究,对现有的阴影检测算法—自适应特征选择的阴影检测、局部分类水平集法阴影检测和自动检测法的阴影检测进行了仿真分析。针对现有的阴影检测算法对较亮阴影和较暗地物中的阴影不能同时较好地检测等问题,提出一种结合多种特征的高分辨率遥感影像阴影检测方法。该算法首先结合主成分分析、颜色特征和直方图的分割构建多种阈值检测条件,然后综合多种特征来进行遥感影像阴影的初步检测,最后通过分析RGB模型在阴影与非阴影地物上的差别,利用颜色特性最终检测出阴影区域。实验结果表明,本文算法能有效检测较亮阴影和较暗地物中的阴影,适用于大多数的高分辨率遥感影像阴影检测,且整个检测过程无需人工参与。雪山遥感影像与城市遥感影像相比,影像中的地物更加复杂。为了对雪山阴影进行较好的检测,本文基于黑体辐射模型法和自适应特征选择法,设计一种自适应的雪山阴影检测方法。该方法首先获取亮度空间的信息;然后通过手动的选择影像中满足要求的一些阴影样本,自适应的获取色彩空间和阈值的参数信息;最后综合亮度空间、色彩空间和阈值获得的候选阴影得到初始阴影检测结果,经过后处理得到最终的检测结果。实验结果表明该方法对大多数的雪山遥感影像和部分城市遥感影像具有较好的检测结果,且检测的速度较快。

关键词：城市遥感影像雪山遥感影像阴影检测多种特征自适应

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多先验形状模型变分水平集建筑物检测

科学技术与工程 2010年第4期10卷 914-921页

作者：杨剑田昊李国辉国防科学技术大学信息系统与管理学院长沙410073

提出了针对城市遥感影像中建筑物目标分割的一种新的方法。该方法在简化Mumford-Shah模型的水平集方法(Chan-Vese模型方法)的基础上,加入建筑物先验形状模型信息,并引入标记函数来动态选择先验形状,最后通过推演新的模型更好地实现了多... 详细信息

提出了针对城市遥感影像中建筑物目标分割的一种新的方法。该方法在简化Mumford-Shah模型的水平集方法(Chan-Vese模型方法)的基础上,加入建筑物先验形状模型信息,并引入标记函数来动态选择先验形状,最后通过推演新的模型更好地实现了多个建筑物目标的分割。

关键词：图像分割城市遥感影像 Chan-Vese模型先验形状模型标记函数