[发明专利]方向自适应的水上桥梁目标识别方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及遥感图像识别技术领域，更具体涉及一种方向自适应的水上桥梁目标识别方法及系统。

背景技术

桥梁是交通系统的重要组成部分，架设在江河湖海上或空中，大多是固定的，能够使车辆、行人等顺利通行，为道路跨越天然或人工障碍物而修建的人工地物。由于桥梁位置的特殊性，桥梁目标识别不但对于GIS数据获取、制图以及作为其他目标的先验参照信息具有重要意义，而且还可以评价灾后救援道路的通行情况，有利于发生自然灾害时救援队伍的迅速到达，为救援争取宝贵时间。

随着传感器技术和计算机技术的进步，遥感图像的空间分辨率迅速提高，提供了大量有关地表物体的几何形状结构、空间拓扑关系、纹理特征和光谱信息等，为包括水上桥梁目标在内的地物识别带来了机遇。传统基于遥感图像的水上桥梁目标识别方法是在水体信息提取的基础上，根据桥梁和水体的关系进行的，可以有效地避免道路、建筑物和植被等物的干扰。张艳宁等人提出了一种基于Mean Shift分割的遥感图像中水上桥梁识别方法，但是在数学形态学运算中结构元素的几何形状较为单一，具有不能同时提取同一遥感图像中不同方向的地物的固有缺陷。

总之，现有技术不能同时识别同一遥感图像中不同方向的水上桥梁，并且对于水上桥梁目标识别的识别精确度低，识别结果的可靠性和准确性不能保证。

发明内容

(一)要解决的技术问题

本发明要解决的技术问题是如何同时识别同一遥感图像中不同方向的水上桥梁，并且提高水上桥梁的识别精度，保证识别结果的可靠性和准确性。

(二)技术方案

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种方向自适应的水上桥梁目标识别方法，用于实现同一遥感图像中不同方向、不同类型、不同尺寸的水上桥梁提取。其中所述方法包括以下步骤：

S1获取高空间分辨率光学遥感图像，并根据图像质量，进行滤波、去噪的预处理操作；

S2根据桥梁所跨水体在高分辨率光学遥感图像上的表现特征，建立基于迭代法的水体信息提取模型，所述提取模型具体包括：基于迭代法选取阈值，对遥感图像进行分割；基于水体先验特征知识进行噪声去除；基于区域标记的方法进行孔洞填充；

S3根据现实中水上桥梁目标的多方向性和其在高分辨率光学遥感图像上的表现特征，构建方向增强型线性结构元素；

S4对水体信息进行编组，计算两组之间的距离，据此判断它们之间是否有桥梁相连；基于水体信息自适应，选择参与运算的方向增强型线性结构元素；对水体信息，利用数学形态学中的腐蚀和膨胀运算对水体信息进行操作，以连接因桥梁而断开的水体，然后对数学形态学操作后的水体信息进行空间叠加分析，基于桥梁具有一定面积，对疑似桥梁目标进行验证，获取初始桥梁目标；

S5利用数学形态学中的开启运算对步骤S4中所述初始桥梁目标进行处理，去除“毛刺”和“边缘凸起”现象，获取最终识别结果。

优选地，所述步骤S2中基于迭代法选取阈值的公式为：

其中，T_K和T_K-1分别为第K和K-1次计算得到的阈值，i为图像灰度级，n(i)为灰度级为i的像素个数，N为图像的最高灰度级。

优选地，所述步骤S3中构建方向增强型线性结构元素以11.25°为间隔。

优选地，所述步骤S4中参与数学形态学运算的结构元素的方向θ自适应选取模型为：

其中，为桥梁方向，a为水体的中心线的斜率。

一种方向自适应的水上桥梁目标识别系统，其特征在于，所述系统包括数据读入模块、图像预处理模块、水体提取模块、桥梁识别模块；

所述数据读入模块读入待识别桥梁遥感图像，并将其传送给所述图像预处理模块，所述图像预处理模块将处理后的桥梁遥感图像传送给所述水体提取模块，所述水体提取模块进行水体提取并将提取的水体信息传送给桥梁识别模块，进行桥梁目标识别。

(三)有益效果

本发明提供了一种方向自适应的水上桥梁目标识别方法及系统，该方法能够有效识别同一遥感图像上不同方向、不同类型和不同尺寸的桥梁，并且处理流程简单，易于操作；在定性评价方面，无论是数量、位置，还是形状，识别的桥梁目标能够很好地匹配真实桥梁；在定量评价方面，宽度、长度和面积误差均不大于20％。

附图说明