[发明专利]基于灾后高分辨率遥感影像检测道路损毁的方法

说明书

技术领域

本发明是关于自然灾害导致的道路损毁的检测技术，具体涉及一种基于灾后高分辨率遥感影像检测道路损毁的方法。

背景技术

道路是交通生命线系统的重要组成部分。重大自然灾害发生以后，快速、准确地了解灾区的道路损毁情况，合理规划救援路径和制定道路抢修计划，对于灾害应急救援具有十分重要的意义。高分辨率遥感影像能够全面、快速地反映地表信息，不受时间和地域的限制、不受地面灾害破坏的影响，因此，在灾害导致的道路损毁检测与评估中具有广范的应用前景。就高分辨率遥感影像检测道路损毁的方法而言，主要通过人工解译方式进行，远远不能满足道路损毁快速检测与评估的需求。

目前，变化检测方法是常用的遥感影像人工目标损毁检测方法，其基本方法是利用损毁发生前、后不同时相的目标状态，进行对比分析，从而发现目标的损毁变化范围。图1是变化检测方法的基本流程，其中，时态特征提取步骤中目标表达的抽象层次，分为像元级、特征级和目标级，采用这三种目标表达方式的检测方法区别如下：采用像元级检测的方法以像素为基本处理单元，利用不同时相的遥感影像，对影像几何配准、辐射校正要求比较高，如图像差值法、图像比值法等，检测结果中存在大量无意义的非目标干扰信息。采用特征级检测的方法是利用经过抽象的属性和结构特征进行比较，检测结果具有一定的目标语义，更接近真实的地物变化，通过特征提取，降低了对影像类型、辐射校正的要求。而采用目标级检测的方法是在对影像中的目标进行识别的基础上进行的，检测结果具有明确的目标语义，能够综合利用目标多种特征进行比较。因此，目标级检测方法通用性最强，适合不同的数据源和影像类型，非常适合道路、建筑物等人工目标的损毁检测。

发明内容

本发明基于现有技术中的目标级检测方法，提供了一种利用灾后高分辨率遥感影像和GIS道路数据库，实现道路损毁检测的方法，提高了检测结果的准确性，减少了人工干预的程度。

本发明的技术方案是：

一种基于灾后的高分辨率遥感影像检测道路损毁的方法，其步骤包括：

1)对道路的灾后高分辨率遥感影像进行预处理，将该影像的数据与GIS道路数据库的数据进行空间配准；

2)利用GIS道路数据库的信息和上述灾后高分辨率遥感影像，提取损毁发生前的道路覆盖范围；

3)再次利用GIS道路数据库的信息，获取所述高分辨率遥感影像中的损毁发生后的道路覆盖范围；

4)通过比较损毁前、后道路覆盖空间范围的变化，从而获得道路的损毁信息。

所述步骤1)中的预处理包括：利用高斯滤波去除影像噪声，以及用直方图拉伸、调节影像灰度对比度。

所述步骤2)具体为：对灾后高分辨率遥感影像进行边缘检测，进一步细化影像边缘，同时在GIS道路数据库提供的损毁前道路的中心线、宽度和道路等级信息基础上，引导Hough变换检测未损毁的道路直线段，然后通过特征编组和Ribbon-snake方法连接未损毁的道路段形成道路的完整双边线，从而获取道路路面的覆盖范围。

所述步骤3)具体为：对灾后高分辨率影像进行分割，在分割区域的基础上，根据GIS道路数据库的信息，对道路中线邻近范围内的区域提取灰度、形状特征，根据上述特征识别典型道路区域，进一步以典型道路区域为种子点，根据影像区域之间的光谱、几何特征关系，合并种子点周围满足条件的区域，形成损毁后道路的覆盖区域。

所述步骤4)为，利用叠加损毁前、后道路覆盖空间范围，得到损毁道路的空间分布信息。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明只利用灾后高分辨率影像，在GIS道路数据库提供的道路中心线、宽度等信息的辅助下，分别实现了损毁前、后的道路覆盖区域范围的提取，进而获取损毁的道路信息。由于只利用灾后的影像，克服了灾前影像数据不完备的问题。通过在损毁前、后的道路目标识别的基础上进行检测，使得检0测结果具有明确的道路语义，有利于进一步评估与分析；充分利用道路数据库提供的先验知识辅助影像特征分析，提高了结果的准确性，减少了人工干预的程度。

附图说明

图1为现有遥感影像人工目标损毁的变化检测方法的基本流程；

图2为本发明道路损毁检测方法的基本原理图；

图3为本发明获取损毁发生前的道路覆盖范围的流程图；

图4为本发明损毁发生后道路的覆盖范围提取的流程图；

图5为根据GIS道路线定义的形状特征示意图。

具体实施方式

下面结合附图2对本发明作进一步详细描述：