[发明专利]利用多时相SAR影像和光学辅助信息的道路提取方法

说明书

本发明公开了一种利用多时相SAR影像和光学辅助信息的道路提取方法，首先对多时相SAR影像进行时序处理，将干涉影像处理过程中形成的相干图进行Otsu阈值分割；然后对相应光学影像依次进行主成分分析降维、SLIC超像素分割、决策树分类，得到疑似道路类；接下来用光学影像处理获得的疑似道路类对相干图Otsu阈值分割结果进行掩膜，并对掩膜结果进行边缘轮廓二次掩膜，边缘轮廓由疑似道路类改进Canny算子边缘检测得到；最后对二次掩膜结果进行数学形态学处理获取道路网。同时对每一步取得的结果进行分析比较，从分析结果中可以看出本发明提出的利用多时相SAR影像和光学辅助信息的道路提取方法是行之有效的。

技术领域

本发明涉及一种利用多时相SAR影像和光学辅助信息的道路提取方法，属于遥感数据处理技术领域。

背景技术

遥感（Remote Sensing，RS）近些年来发展迅猛，已成为获取地球空间信息的重要手段，随着遥感技术在经济、社会、军事等领域的广泛应用，对遥感影像信息的获取手段信息处理技术提出了更高的要求，合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar，SAR）在这种背景下应运而生。SAR是一种主动式微波传感器，由于其具有一定的穿越地层表面、植被等的能力，能摆脱雨雪、云雾等气候影响，可以实现全天候、全天时对任意地形区域的观测，对传统光学传感器成像困难的地区的观测有着特别意义。

合成孔径雷达干涉测量（Synthetic Aperture Radar Interferometry，InSAR）综合了合成孔径雷达成像原理和干涉测量技术，实现了地表某一点三维空间位置的精确测量，在地形测绘、城市目标显示、城市形态分析、地表变形检测等领域有着广泛应用。除受到广泛应用的干涉图以外，在InSAR处理过程中干涉形成的相干系数图也包含着重要的信息，相干系数图对不同地物有着一定的区分能力，且具有良好的边缘性，目前此类应用较少。

道路目标同建筑物、桥梁、集装箱等地面目标一样，不仅具有极大的军事战略意义，而且对国民经济发展、城市发展规划也具有重要意义。基于光学遥感影像的道路提取研究已经取得了很多成果，基于SAR影像的道路提取研究也小有成就，但基于InSAR处理过程中干涉后形成的相干系数图的道路提取研究仍有待研究。与此同时，结合光学影像和多时相SAR影像进行道路提取的研究仍处于起步阶段。

发明内容

技术问题：本发明的目的在于针对现有的遥感影像道路提取问题，提出一种利用多时相SAR影像和光学辅助信息的道路提取方法。

技术方案：本发明采用如下技术方案，一种利用多时相SAR影像和光学辅助信息的道路提取方法，包括以下步骤：

1)对SAR影像进行预处理得到相干图；

2)用Otsu阈值分割对相干图进行二值化；

3)对多光谱光学影像进行主成分分析，取PCA处理结果的前三个主成分所对应的波段数据生成假彩色影像，在尽可能地保留光学信息的情况下，实现影像降维；

4)使用SLIC算法对假彩色影像进行影像分割，生成SLIC超像素，将SLIC超像素聚类结果作为基本处理单元；

5)用决策树分类算法对SLIC超像素进行分类，过滤得到疑似道路类；

6)光学影像处理过后得到的疑似道路类对二值化后的相干图进行掩膜，得到离散对象；

7)用改进Canny算子对离散对象进行边缘检测掩膜；

8)最后对上述处理结果进行数学形态学处理，生成道路网。

而且，步骤2)中把具有良好地物分割性能，包含丰富边缘信息的相干图应用于道路提取研究。

而且，步骤6)中用光学影像处理过后得到的疑似道路类对二值化后的相干图进行掩膜，综合了多时相SAR影像信息和光学辅助信息，得到离散对象。