[发明专利]基于栅格距离变换的DSM漏洞修补方法

说明书

本发明涉及一种基于栅格距离变换的DSM漏洞修补方法。基于影像密集匹配构建的DSM，通过图像分割的方式剔除误匹配数据，在空值区域和设定的缓冲区内，根据栅格距离变换得到的权值对待修补DSM和参考DSM进行加权融合，以实现DSM空值区域的无缝修补。本发明解决了基于参考DSM进行DSM漏洞修补时在拼接处产生“台阶”效应的问题，可用于影像云覆盖和弱纹理区域的DSM数据无缝修补。

技术领域

本发明属于摄影测量和计算机视觉技术领域，具体涉及一种基于栅格距离变换的DSM漏洞修补方法。

背景技术

数字表面模型(Digital Slope Model，DSM)是表达地球表面及其之上物体表面(如树冠、屋顶等)高低起伏形态的数据集，是地表及其自然、人工地物空间信息的统一体，最真实地表达地面的起伏情况，广泛应用于各行各业。

DSM数据的生产方式主要有摄影测量方法和激光雷达方法，其中摄影测量方法在摄影时可以一次性覆盖整个摄影区域，获取高质量的灰度影像或多光谱数据，同时可以用于其他地理信息产品的生产，是目前DSM生产的主要方法。但该方法受天气和地表地物类型影响较大，影像中难免存在云覆盖和水域、阴影等弱纹理甚至无纹理区域，而弱纹理甚至无纹理区域的匹配极不稳健，可能出现匹配错误甚至失败，这将造成结果DSM中存在误匹配数据和空值区域(即DSM漏洞)。

现有的空值区域填充方法，一是直接利用空值单元周围的有效数据，运用各种内插算法内插出空值单元的高程值，此方法只适用于小型空值区域的填补，对于大型空值，特别是水面的空值区域则效果不明显。二是利用已有等高线根据矢量化内插方法生成高程值进行填充，但现有等高线比例尺较小，难以精细表达高程信息，内插得到的高程与空值区域边界处的高程值存在着较大的差距，填补后的数据存在着不连续性。三是利用其他可用的DSM模型，根据平面坐标从参考DSM中内插获取高程值进行填充，该方法会导致拼接处DSM高程值过渡不平滑，形成一定的“台阶”效应。

地图代数的处理对象是栅格点集，点集数据结构单一，在数据运算时不需要考虑点集所表达的内容，运算原理、过程简单，且处理程序统一。距离是空间的一种尺度，是地理空间上定义的各种度量如坡度、密度等计算的出发点,是各种地理分析如缓冲区分析、Voronoi分析、DEM分析和网络分析的基础。在标准点集的符号定义下，地图代数用一个相对简单的数据结构储存全面的初始“位”数据，以严密精确的距离变换作为整个理论的出发点，在对实体及空间进行全面度量刻画的基础上进行数据处理和空间分析。

综上所述，在剔除误匹配数据后的DSM空值区域，可充分利用栅格距离变换简单且统一的代数运算方法，计算各像元权值并对参考DSM和待修补DSM进行加权融合，消除基于参考DSM进行DSM漏洞修补时在拼接处产生的“台阶”效应，为摄影测量的DSM生产提供云覆盖和弱纹理区域的无缝修补技术。

发明内容

本发明针对现有技术的不足，提供一种基于栅格距离变换的DSM漏洞修补方法，解决了基于参考DSM进行DSM漏洞修补时在拼接处产生“台阶”效应的问题，可用于影像云覆盖和弱纹理区域的DSM数据无缝修补。

为了达到上述目的，本发明提供的技术方案是一种基于栅格距离变换的DSM漏洞修补方法，包括以下步骤：

步骤1，获取研究区域的资源三号三线阵影像，通过半全局匹配构建待修补DSM，裁剪得到包含漏洞区域的部分DSM数据，同时获取覆盖该部分漏洞区域的SRTM数据，并对二者进行平面坐标基准、高程基准的统一；

步骤2，对步骤1得到的待修补DSM数据进行空值区域的检测，并剔除误匹配数据，确定最终需要进行修补的空值区域；

步骤3，创建权值图p，根据步骤2得到的最终待修补DSM进行初始化后，通过栅格距离变换的方法更新权值图；

步骤4，根据步骤3得到的更新后的权值图p″，设定阈值T划分缓冲区，并计算融合时待修补DSM对应的权值p_dsm；