[发明专利]一种融合光谱图像和激光雷达数据进行城市密度估计方法

摘要

一种融合光谱图像和激光雷达数据进行城市密度估计方法，涉及数字图像处理领域。本发明要为解决现有城市密度估计方法中，存在利用的2维指标单一、3维指标少，无法合理、全面评价城市密度的问题。本发明方法按以下步骤进行：1、获取多/高光谱图像和激光雷达数据，分别对两种数据源进行预处理，利用激光雷达数据生成数字表面模型；2、在多/高光谱图像上提取光谱信息和空间信息，在激光雷达数据上提取高度信息；3、将提取得到的光谱信息、空间信息和高度信息输入到分类器中，得到分类主题图；4、用分类主题图和激光雷达提供的高度信息进行城市密度指标计算，最终生成城市密度主题图。本发明可应用于数字图像处理领域。

主权项

1.一种融合光谱图像和激光雷达数据进行城市密度估计方法，其特征在于按以下步骤进行：一、获取多/高光谱图像和激光雷达数据，分别对两种数据源进行预处理，利用激光雷达数据生成数字表面模型DSM，并在两种数据源中选择控制点，对上述两种数据源进行配准；其中，对光谱图像预处理为辐射矫正和几何矫正；对激光雷达数据预处理为奇异点剔除和图像栅格化；二、在多/高光谱图像上提取光谱信息和空间信息，在激光雷达数据上提取高度信息：其中光谱信息包括原始光谱波段、归一化植被指数和归一化建筑指数，空间信息包括通过使用均值、方差、形态学和Gabor空间滤波器生成的空间特征；在激光雷达数据上提取高度信息为归一化数字表面模型；三、将提取得到的光谱信息、空间信息和高度信息输入到分类器中，得到分类主题图；四、联合利用分类主题图和激光雷达提供的高度信息进行城市密度指标计算，最终生成城市密度主题图；其中城市密度指标包括2‑D和3‑D指标，2‑D指标为植被覆盖率和人造表面覆盖率；3‑D指标为建筑物占地面积与使用面积之比和建筑物集成指数；所述的植被覆盖率按如下公式进行计算：其中，VF为植被覆盖率，At为感兴趣区域内被树木覆盖的区域面积，Ag为感兴趣区域内被草和灌木覆盖的区域面积，AAOI为感兴趣区域的面积；所述的人造表面覆盖率按如下公式进行计算：其中，ASC为人造表面覆盖率，Ab为感兴趣区域内被建筑物覆盖的区域面积，Ai为感兴趣区域内被道路、广场人造地表所占面积；所述的建筑物占地面积与使用面积之比按如下公式计算：其中，A_ab为建筑物占地面积，A_fl为建筑物使用面积，这里假设每层楼高3米，楼层数目N按公式计算：计算，其中H_B指楼高，表示向下取整；建筑物使用面积按公式计算：其中为每层楼的面积；所述的建筑物集成指数按如下公式计算：其中，Db为感兴趣区域内每两栋建筑物中心之间的距离，Median代表取中值，Nb为感兴趣区域内的建筑物数目。