[发明专利]高分辨率航空遥感数据自动道路提取方法

摘要

本发明涉及一种高分辨率航空遥感数据自动道路提取的方法，该方法用航空遥感影像以及相应研究区的DSM数据来提取地面以及地上区，并通过一系列的形态学变换，包括开闭运算、凸集外壳、凹集外壳、距离变换、分水岭分割等，构造街区和提取道路中心线。本发明方法所获得的道路中心线和边界线都是连贯的曲线。与传统的方法相比，算法理论完备、道路线准确、计算快速、算法适应性好；经试验表明，本发明方法在道路提取方面具有很强的鲁棒性。

主权项

一种高分辨率航空遥感数据自动道路提取方法，包括以下步骤：步骤1、产生NDSM数据——对DSM数据进行形态学滤波得到NDSM数据；步骤2、提取水平地面——从NDSM数据中提取高度在地表平均高度的平坦地面区域数据；步骤3、产生街区的外壳——对步骤2获得的平坦地面集合求补集得到地上对象区域；接着进行平滑处理获得包含房屋的各个连通街区区域，并获取各街区的光滑外壳；步骤3中，以每个街区内的栅格中心点为点集构建delauney多边形，delauney多边形的外轮廓为对应街区的凸壳；检测相互重叠的凸壳，对于重叠的凸壳而言，如果相应街区的面积与其凸壳的面积之比小于0.5，则追踪街区轮廓，并计算高斯平滑后的凹拐点作为凹角点，插入原有对应街区的凸壳角点中，对该凸壳进行外轮廓重构形成此街区的凹外壳;步骤4、提取道路中心线——对平坦地面区域数据进行距离变换获得距离变换图像，提取距离变换图像的分水岭线，从而获得由若干连贯的待验证道路中心线构成的道路中心线网络；步骤5、提取道路边界线及交叉路口——使用像素尺寸为5*5的移动窗口从待验证的道路中心线上滑动，移动窗口的中心置于待验证道路中心线上，如果移动窗口内部的待验证道路中心线像素数大于7，则认为此时的移动窗口中心点为一个交叉路口点，将道路中心线网络在该交叉路口点处进行断开；估计最大道路宽度为K，待验证道路中心线向两侧各膨胀K/2作为掩膜，与街区的外壳求交集，所得结果即为待验证道路边界；步骤6、道路要素的交叉验证——道路中心线一次验证：待验证道路边界线向两侧各膨胀K/2作为掩膜，与待验证道路中心线求交集，剔除交集以外的待验证道路中心线；验证交叉路口点：如果交叉路口点的K/2范围内没有待验证道路中心线，则该交叉路口点为虚假路口，进行剔除，至此获得真实的交叉路口点；道路中心线二次验证：对待验证道路中心线的端点处开窗，窗口的像素尺寸为7*7，如果窗内没有真实的交叉路口点，则剔除该待验证道路中心线及伴随的待验证道路边界，至此获得真实的道路中心线；步骤7、道路中心线生长——真实的道路中心线检测端点，沿其对应的待验证道路中心线逐点生长，直至接触真实的交叉路口点,15个像素内未接触到交叉路口的中心线取消生长。