[发明专利]一种利用鬼影像的建筑物遮挡检测及遮挡区域补偿方法

摘要

本发明公开了一种利用鬼影像的建筑物遮挡检测及遮挡区域补偿方法。1、对传统正射纠正的成果（鬼影像）进行二次利用；2、利用鬼影像无几何变形的特点进行遮挡补偿；3、完全对航空影像中的建筑物进行遮挡检测，利用DBM检测鬼影像中建筑物的鬼屋顶（正射纠正得到的屋顶）及投影屋顶，利用鬼影像与遮挡区域的关系确定了鬼影像中建筑物除屋顶部分所占据的像素区域即是遮挡区域。利用本发明进行遮挡检测，消除了传统遮挡检测方法存在的假遮挡、假可见问题。在检测过程中先提取整幅影像中的建筑物屋顶再进行遮挡区域的灰度处理，避免了检测后部分建筑物屋顶重新被检测出来的遮挡区域覆盖的情况。本发明操作简单，提升了遮挡检测的速度，节省了检测成本。

主权项

1.一种利用鬼影像的建筑物遮挡检测及遮挡区域补偿的方法，其特征在于具体步骤为：一、利用鬼影像的建筑物遮挡检测(一)利用数字建筑模型与鬼影像以及原始影像之间的关系模型，确定鬼影像中的遮挡区域的范围及组成；确定遮挡区域的范围和大小，包括利用影像的内外方位参数和三点共线原理分别确定鬼影像中鬼屋顶和投影屋顶的位置,通过像点位移计算公式对建筑物的投影区域进行计算，从而确定遮挡区域的位置和面积；(二)根据中心投影的特性，建筑物会沿着摄影光线的入射方向倾斜；通过计算影像中屋顶拐点所在的方位角，从而确定出在建筑物屋顶上的遮挡区域边界点；利用建筑物墙体的垂直特性确定出墙体上的遮挡区域边界点；从而确定整个建筑物所造成的遮挡区域的形状和大小；利用方位角确定屋顶上的遮挡边界点的方法包括：首先检测屋顶上位于遮挡边界的屋顶拐点，并且从这些屋顶拐点中确定：（i）最大方位角：从连接像底点和屋顶上各拐点的连线方向与像平面坐标系中y轴正方向的夹角中选取的最大角；（ii）最小方位角：从像底点连接屋顶各拐点的连线方向与像平面坐标系中y轴正方向的夹角中选取的最小角；然后构建分割线：连接最大、最小方位角所在的屋顶拐点，得到一条分割屋顶区域的直线；在鬼屋顶上以这条分割线为参考，选取靠近摄影中心的屋顶拐点作为遮挡区域边界上的点；在投影屋顶上，以投影屋顶上的最大、最小方位角所在的屋顶拐点构建一条分割线，以这条分割线为参考选取远离摄影中心的屋顶拐点；利用墙体的垂直特性确定可视墙体上的遮挡边界点包括：分别连接两个屋顶上的最大、最小方位角所在的屋顶拐点，形成一个四边形；将屋顶上属于遮挡边界点的拐点和这个四边形的四个顶点结合起来就可以得到包含屋顶的封闭的遮挡边界；(三)通过先提取影像中的建筑物鬼屋顶再进行遮挡检测的操作过程来正确检测建筑物遮挡建筑物的情况；在检测遮挡的过程中，对影像中的所有建筑物统一进行先提取建筑物鬼屋顶再进行遮挡检测的操作；(四)利用种子生长法获取鬼屋顶上的像点以及遮挡区域内部的像点集合,并将它们分别储存在矩阵中；提取建筑物屋顶的过程包括：利用8连通种子生长法获取影像中鬼屋顶的像点集合；连接一栋建筑物上的各个拐点形成闭合的屋顶边界，在屋顶边界上对所有的拐点按照顺时针顺序依次构建两点之间的直线方程，并逐点计算符合直线约束条件的像点，得到一组完全闭合的屋顶边界点；选取屋顶的区域中心作为初始种子点；以闭合的屋顶边界点为种子生长法的停止条件即当生长中的种子点到达屋顶边界时停止生长，进行种子生长，将获得的所有种子点存储，得到鬼屋顶上所有的像点集合；获取遮挡区域内部的像点包括：在遮挡区域的范围内，选取遮挡区域的中心点为初始种子点，以计算得到的遮挡边界点为限制条件，当生长中的种子到达遮挡边界时判断此种子能停止生长过程，所有生长过程中获取的像点集合即为整个遮挡区域；(五)通过屋顶影像与鬼影像的叠加运算，将获取的鬼屋顶的像点替换到影像中，从而完成遮挡区域的检测；在进行遮挡边界的确定过程中，将鬼影像中整个建筑物区域包括鬼屋顶和投影屋顶区域当作遮挡区域进行遮挡边界的计算；因此，进行灰度处理后，建筑物实际上是缺少屋顶的；这时，就需要将提取的建筑物鬼屋顶影像叠加到鬼影像上；利用布尔“与”运算进行两幅影像的叠加；叠加后的建筑物影像中，黑色的区域就是检测得到的遮挡区域；二、利用鬼影像的遮挡区域补偿(一)根据重叠区域面积最大的原则选择副影像；对副影像进行上述遮挡检测过程，获得与主影像的检测区域具有最大重叠区域的影像；(二)根据重叠区域裁剪副影像，选取重叠区域中的特征点作为控制点，并通过仿射变换使得裁剪后的副影像与主影像在相同的建筑物位置上具有相同的像点坐标；(三)通过灰度值查找，选择主影像中灰度值为0的像点，在副影像上提取相同像点位置的灰度值与主影像的灰度值进行替换；当影像上所有对应的灰度值替换完成后，主影像的遮挡区域就被副影像补偿了；所述的鬼影像为利用正射纠正方法对航空影像进行数字微分纠正的过程中，由于建筑物墙体不具有数字地面模型，从而使得正射纠正生成的影像中存在了屋顶重影现象，则这类不完全的正射影像就被称为鬼影像；鬼影像中通过正射纠正过程所生产的建筑物屋顶则称为鬼屋顶。