[发明专利]一种地面建筑物识别定位方法

权利要求书

1.一种地面建筑物识别定位方法，预先构建标准特征库：从不同视点、不同尺度地面建筑物形状特征视图，场景特征视图和地面建筑物纹理特征视图三类特征视图中提取特征量；以下步骤为：

(1)图像增强步骤，对原始输入图像进行直方图均衡化；

(2)背景抑制处理步骤，对直方图均衡化图像进行形态学增强和形态学背景抑制；

(3)灰度级合并步骤，对背景抑制处理后的图像进行灰度级合并，减少图像的灰度级；

(4)反馈分割步骤，将灰度级合并后的图像进行门限分割，得到二值图像，对该二值图像各感兴趣区域依次进行特征提取与匹配、感兴趣区域与其近邻感兴趣区域的关系特征匹配、多个感兴趣区域之间关系匹配、感兴趣区域对应区域纹理特征匹配和感兴趣区域的近邻感兴趣区域对应区域纹理特征匹配，每次匹配后均需要进行感兴趣区域数量判断；

(5)竖条特征检测步骤，用原始输入图像的平均灰度值作为阈值，将原始输入图像转化为二值图像，使用线模板对该二值图像进行检测，输出线条图像，计算线条图像中各竖条长度，根据标准特征库中高度特征量对各竖条进行匹配，筛选出符合条件的竖条；

(6)二次特征匹配步骤，综合考虑反馈分割步骤和竖条特征检测步骤的结果，判断在步骤(4)中保留下来的各感兴趣区域在步骤(5)竖条特征检测中对应的区域有无竖条特征，如果存在这些特征则减小该感兴趣区域总误差，否则总误差不变，再根据总误差对各感兴趣区域进行匹配，如果匹配成功保留该感兴趣区域并返回到原始输入图像，对其建筑物进行定位。

2.如权利要求1所述的一种地面建筑物识别定位方法，其特征在于：所述预先构建标准特征库顺序包括下述过程：

(1)计算各个特征量：

(1.1)待识别地面建筑物在场景视图中高度与其成像距离的乘积K_h、待识别地面建筑物在场景视图中宽度与其成像距离的乘积K_w、待识别地面建筑物的面积因子K_s；

$K_h=\stackrel{\‾}{K_{\mathrm{hi}}},$K_hi＝h_i×D_i  i＝1，2，3，…

$K_w=\stackrel{\‾}{K_{\mathrm{wi}}},$K_wi＝w_i×D_i  i＝1，2，3，…

$K_s=\stackrel{\‾}{K_{\mathrm{si}}},$K_si＝s_i/(h_i×w_i)，i＝1，2，3，…

式中，不同视点、不同尺度下待识别建筑物在场景视图中的高度h_i，宽度w_i，面积s_i，成像距离D_i；

(1.2)不同视点、不同尺度下建筑物成像的高度特征量H_i、宽度特征量W_i、周长特征量C_i、面积特征量S_i和形状因子F_i；

H_i＝K_h/D_i，W_i＝K_w/D_i，S_i＝K_s×H_i×W_i，C_i＝2×H_i×W_i，$F_i=\frac{C_i^2}{4{\mathrm{\πS}}_i}$

(1.3)不同视点、不同尺度下的形态学增强结构元素和形态学背景抑制结构元素；

形态学增强结构元素为不同视点、不同尺度下高宽为1像素×N像素的矩形，N为3～7的自然数；

形态学背景抑制结构元素为不同视点、不同尺度下宽度特征量W_i和高度特征量H_i所构成的矩形；

(1.4)不同视点、不同尺度下待识别地面建筑物与周围建筑物关系K_i、待识别地面建筑物之间关系D_ij、待识别地面建筑物内部纹理特征T_i、待识别地面建筑物周围场景纹理特征T_in；

$K_i=\underset{n}{\mathrm{\Σ}}\frac{h_{\mathrm{in}}}{h_i},$其中h_i为待识别地面建筑物i在场景视图中高度，h_in为待识别地面建筑物i的周围建筑物在场景视图中高度；

待识别地面建筑物个数大于1时，$D_{\mathrm{ij}}=\sqrt{p{(x_i-x_j)}^2+q{(y_i-y_j)}^2},$

其中(x_i，y_i)为待识别地面建筑物i重心坐标，(x_j，y_j)为待识别地面建筑物j重心坐标，纵向距离加权值p取2～5，横向距离加权值q取1～3；某待识别地面建筑物与近邻各待识别地面建筑物之间最小距离为该待识别地面建筑物的最小距离；

若待识别地面建筑物以水平纹理特征为主，则T_i为：

$T_i=\frac{\underset{y=y_0}{\overset{y_0+w_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{x=x_0}{\overset{x_0+h_i}{\mathrm{\Σ}}}(f(x+1,y)-f(x,y))}{h_i\×w_i},$

若待识别地面建筑物以竖直纹理特征为主，则T_j为：

$T_i=\frac{\underset{x=x_0}{\overset{x_0+h_i}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=y_0}{\overset{y_0+w_i}{\mathrm{\Σ}}}(f(x,y+1)-f(x,y))}{h_i\×w_i},$

其中h_i为待识别地面建筑物i在场景视图中高度，w_i为待识别地面建筑物i在场景视图中宽度；

待识别地面建筑物个数大于1时，考虑T_in，

若待识别地面建筑物的周围建筑物以水平纹理特征为主，则T_in为：

$T_{\mathrm{in}}=\frac{\underset{y=y_0}{\overset{y_0+w_{\mathrm{in}}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{x=x_0}{\overset{x_0+h_{\mathrm{in}}}{\mathrm{\Σ}}}(f(x+1,y)-f(x,y))}{h_{\mathrm{in}}\×w_{\mathrm{in}}},$

若待识别地面建筑物周围建筑物以竖直纹理特征为主，则

$T_{\mathrm{in}}=\frac{\underset{x=x_0}{\overset{x_0+h_{\mathrm{in}}}{\mathrm{\Σ}}}\underset{y=y_0}{\overset{y_0+w_{\mathrm{in}}}{\mathrm{\Σ}}}(f(x,y+1)-f(x,y))}{h_{\mathrm{in}}\×w_{\mathrm{in}}},$

其中h_in为i待识别地面建筑物的周围建筑物在场景视图中高度，w_in为i待识别地面建筑物的周围建筑物在场景视图中宽度；

(2)将所述各类特征值存入数据库中，得到不同视点、不同尺度下地面建筑物的标准特征库；所述视点由成像高度、成像距离和成像点的方位角确定，所述尺度由成像距离确定。