可見(jiàn)光遙感圖像分割與提取研究.pdf

1、圖像分割是遙感圖像處理的重要研究?jī)?nèi)容。可見(jiàn)光遙感圖像的處理在軍事和民用方面都具有廣泛的應(yīng)用，而對(duì)可見(jiàn)光遙感圖像的分割是其中的重要的研究?jī)?nèi)容之一?，F(xiàn)有的遙感目標(biāo)提取方法大都是在紅外圖像或者SAR圖像上對(duì)某一類(lèi)特定目標(biāo)進(jìn)行的，而可見(jiàn)光遙感圖像上的分割方法大都是針對(duì)中低分辨率圖像上的地物地貌分類(lèi)。將中低分辨率遙感圖像上的地物分類(lèi)看作是一種分割，對(duì)這種區(qū)域性目標(biāo)的現(xiàn)有分割方法通常效率比較低、實(shí)時(shí)性比較差。而對(duì)中高分辨率上邊界清晰的地物目標(biāo)而言，

2、目前的提取方法基本處于人工經(jīng)驗(yàn)判讀或人機(jī)交互的半自動(dòng)處理階段，需要解決地物目標(biāo)提取的智能化與自動(dòng)化。本文針對(duì)可見(jiàn)光遙感圖像中感興趣目標(biāo)分割提取的幾個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題進(jìn)行研究，根據(jù)不同的分割需求，對(duì)中低分辨率的區(qū)域性目標(biāo)或中高分辨率的弱小目標(biāo)分別采用不同的分割或提取方法。論文中對(duì)實(shí)際遙感圖像進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證了所提出方法的有效性。
　　 本文在對(duì)已有的遙感圖像分割算法進(jìn)行充分研究與分析的基礎(chǔ)上，所做的主要研究工作如下：
　　 (1)

3、考慮中低分辨率可見(jiàn)光遙感圖像。對(duì)其上的區(qū)域性目標(biāo)的分割問(wèn)題進(jìn)行了深入研究。針對(duì)可見(jiàn)光遙感圖像上的城區(qū)目標(biāo)通常具有邊界模糊、連通面積大而導(dǎo)致分割速度慢等特點(diǎn)，本文基于模糊集理論提出一種矢量模糊分割法，通過(guò)樣板法與模糊統(tǒng)計(jì)法相結(jié)合的方法構(gòu)造模糊隸屬函數(shù)，并構(gòu)造了一個(gè)模糊訓(xùn)練過(guò)程來(lái)驗(yàn)證方法的有效性。
　　 (2)研究了中高分辨率可見(jiàn)光遙感圖像中感興趣目標(biāo)分割的自動(dòng)化技術(shù)?，F(xiàn)有的目標(biāo)分割方法，要么是需要先驗(yàn)知識(shí)的有監(jiān)督的自動(dòng)分割，要么是

4、無(wú)需先驗(yàn)知識(shí)但需要人工初始化的無(wú)監(jiān)督分割。本文依據(jù)解決計(jì)算機(jī)視覺(jué)中的丟失數(shù)據(jù)問(wèn)題的思路，對(duì)最大期望法的初始化方法進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)了迭代過(guò)程中參數(shù)的自動(dòng)初始化，從而實(shí)現(xiàn)了感興趣目標(biāo)的自動(dòng)分割。
　　 (3)當(dāng)感興趣目標(biāo)處在一個(gè)比較復(fù)雜的背景下，需要引入額外的附加先驗(yàn)才能夠?qū)崿F(xiàn)提取。論文引入了目標(biāo)的形狀先驗(yàn)。對(duì)復(fù)雜背景下的目標(biāo)以受云層遮擋的海上艦船為例，通過(guò)分析獲得艦船目標(biāo)的形狀模板作為先驗(yàn)，基于水平集理論的形狀距離表示，將目標(biāo)與復(fù)雜

5、背景放在一起構(gòu)造模型，并構(gòu)造對(duì)應(yīng)的能量函數(shù)，在能量最小化的過(guò)程中實(shí)現(xiàn)感興趣目標(biāo)的分割提取。
　　 (4)最后，為了實(shí)現(xiàn)完整的可見(jiàn)光遙感圖像上感興趣目標(biāo)的解譯識(shí)別，在保證高準(zhǔn)確率和低時(shí)間復(fù)雜度的同時(shí)，建立了一個(gè)感興趣目標(biāo)的人機(jī)交互分割提取系統(tǒng)。研究工作中的新貢獻(xiàn)在于：●基于貝葉斯準(zhǔn)則提出了城區(qū)的矢量模糊分割方法，相較于傳統(tǒng)的多尺度分割方法，該方法快速有效，且具有較高的準(zhǔn)確率?！駥?duì)視覺(jué)上的參數(shù)估計(jì)提出了一種自動(dòng)初始化方法，稱(chēng)之為方向

6、標(biāo)定法。使用該方法時(shí)，目標(biāo)分割過(guò)程既無(wú)需初始化也無(wú)需人工參與，只依據(jù)圖像自身的光譜屬性和顏色屬性通過(guò)自身的初始化與迭代來(lái)實(shí)現(xiàn)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性和可靠性。●針對(duì)有云層遮擋的海上艦船提出了一種云層艦船模型(cloud cover shipmodel)，將感興趣目標(biāo)與背景作為一個(gè)整體來(lái)看待。根據(jù)可見(jiàn)光遙感圖像上云層是否存在陰影建立不同的模型以及對(duì)應(yīng)的能量函數(shù)。實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了該方法的有效性。綜上，本文的研究工作首先從理論上進(jìn)行分析，進(jìn)而進(jìn)行