[发明专利]一种基于非局部理论的遥感影像中道路提取方法

权利要求书

1.一种基于非局部理论的遥感影像中道路提取方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：依据预设的划分方式，将大幅遥感影像划分为子图；

步骤2：对各子图进行如下道路提取：基于非局部理论道路模型，进行多尺度多特征边缘检测，计算出候选段特征矢量，统计候选段中心位置、长度、方向与宽度；

步骤3：与子图局部主方向比较，通过最小化能量函数从这些候选段中确定道路边线，连接成网，由此得到道路区域；

所述子图的道路提取包括以下步骤：

步骤2.1:影像中道路干扰反映了一种能量跃升,经过推导，去干扰,所提取的道路可以等价为最小化以下函数：

其中，σ为应力张量，为对称梯度算子，Ω为有界开集，K为边界，u为转移场，u0为原始场；

步骤2.2：影像中道路受各种干扰断裂为有限个分段：C＝{c_i,i＝1,…,n}，每个分段表示为：

c_i＝(coord_i,f_i)，

其中，coord_i＝(x_i,y_i)为分段中心坐标，f_i为特征，则：

f(C)∝βⁿ exp(-Ξ(C))

于是，确定道路边线段等价为最小化函数：

其中，Ξ表示能量，

步骤2.3：计算C＝{c_i,i＝1,…,n}的邻域关系，对于距离大于临界长度l的点的影响可忽略，l为表征非局部效应的影响长度；

只有当Adj＝1时,相邻两道路分段c_i，c_j才有相互作用，计算其段偶能：

步骤2.4：计算影响长度内点特征矢量的均方差，确定哪些点属于c_i，两点特征矢量的均方差按下式计算：

其中，x与y是两个维数相同的特征矢量，xi表示矢量x的第i个元素，f(·)为特征，n为矢量个数；

得到dist(x,y)最大的点，设为背景点，记作bg；

步骤2.5：设非道路点与典型道路点的距离为W，按下式计算c_i能量：

其中，obj为典型道路点；

其中，以c_i为分界线将局部区域分为道路内部与非道路，第一项为内部矢量与典型道路段矢量距离和，第二项为非道路矢量与典型非道路的距离和，λ为相邻特征矢量的差异系数。

2.根据权利要求1所述的一种基于非局部理论的遥感影像中道路提取方法，其特征在于，所述步骤1中，子图为方形或近似方形。

3.根据权利要求1所述的一种基于非局部理论的遥感影像中道路提取方法，其特征在于，所述步骤2.1中，道路影像中任一点的像元值不仅与该点的因素作用有关，而且与其邻域内所有点的因素作用皆有关，因此非局部理论能很好地考虑尺度效应；

建立非局部宏-微观道路模型考虑了微观道路像元空间变异性模拟受力行为，影像中道路由于受到干扰，产生孔洞、断裂及变形；

道路干扰反映了一种能量跃升,引入有损自由能ψ与无损自由能ψ0，表示为：ψ＝gψ₀；其中g∈[0,1]为能量变化因子；

用Ξ表示能量，σ为应力张量，有：

4.根据权利要求3所述的一种基于非局部理论的遥感影像中道路提取方法，其特征在于，所述步骤2.1中，影像中道路受到干扰的包括：路面车辆、标志线、树木和阴影。

5.根据权利要求1所述的一种基于非局部理论的遥感影像中道路提取方法，其特征在于，所述步骤2.2，记载f_i为特征，其中特征包括灰度、长度和方向。