遥感图像中城市道路交叉口提取方法研究

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1、工学硕士学位论文遥感图像中城市道路交叉口提取方法研究ASTUDYOFURBANROADINTERSECTIONEXTRACTIONFROMREMOTESENSINGIMAGE李刚哈尔滨工业大学2010年6月国内图书分类号：TP751.1学校代码：10213国际图书分类号：623.7密级：公开工学硕士学位论文遥感图像中城市道路交叉口提取方法研究硕士研究生：李刚导师：王东鹏副教授副导师：付宜利教授申请学位：工学硕士学科、专业：机械电子工程所在单位：机电工程学院答辩日期：2010年6月26日授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP751.1U.D.C.

2、:623.7DissertationfortheMasterDegreeinEngineeringASTUDYOFURBANROADINTERSECTIONEXTRACTIONFROMREMOTESENSINGIMAGECandidate：LiGangSupervisor：AssociateProf.WangDongpengAssociateSupervisor：Prof.FuYiliAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality：MechatronicsEngineeringAffiliation：Scho

3、olofMechatronicsthDateofDefence：June,26,2010Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要道路是重要军用和民用设施，遥感图像则具有覆盖范围广、更新快等特点，因此若能准确的从遥感图像中提取出城市地区的道路网，对于作战方案的制定、地理信息数据库的更新、汽车自动导航技术的发展均具有重要的意义。然而，由于城市地区的特点，目前对城市地区道路网提取的研究较少，关注更多的是乡村和郊区道路。本文便从阻挠城市地区的道路提取的因素入手，设计了一种

4、城市地区道路网交叉口提取算法。在本文中，经过分析和实验选择使用中值滤波的方式来过滤遥感图像中的椒盐噪声信号。同时针对城市地区道路上交通工具、行人、交通指示线密集的现象，使用灰度形态学运算的方式来清除这些干扰。目的是，使路面灰度趋于一致，便于道路的提取。由于阻挠提取城市地区道路网的关键因素是众多的交叉口，而若能提取出各交叉口便相当于找到了这个网的各个节点，因此本文的主要研究内容便是如何提取这些交叉口。为此本文研究了人类视觉识别机制，再结合人类记忆机制的研究成果，对视觉识别过程进行了仔细探讨，并以之指导算法的设计。在分析了遥感图像中道路的特点之后，找到了可作为算法刺激的图像

5、特征。求取了梯度矩阵中峰值的个数，并以之表征窗口中道路边缘的方向特征。在此基础之上，结合道路的灰度、纹理特征，对图像中的道路交叉口区域进行了预提取。其目的便是快速排除非交叉口区域并根据先验知识对疑似区域进行相似度加权，并将权值作为下一步处理的重要依据。为使灰度图像中的形状特征可用，本文从对理想情况的分析得出条件，并以此为基础对当前窗口中的道路像素进行标记。由于标记过程的近似性，又对标记结果进行有针对性细化以纠正它。为此，本文首次直接使用道路的形状特征来提取交叉口。除了使用一些面积参数来表征交叉口，本文还求取了交叉口分支特征。通过寻找交叉口分支道路数，各分支道路的位置和方

6、向，以便更准确的对交叉口进行确认，并把它们作为交叉口类的成员进行记录。最后，以模仿人类的视觉识别过程为指导，把以上方法有效地结合起来，给出了城市地区道路网交叉口提取算法。实验结果证实了它的有效性，从而为提取城市地区道路提供了一种新的思路。关键词：遥感图像；道路目标；视觉识别机制；标记算法；道路交叉口-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractRoadisnotonlyanimportantmilitaryfacility,butalsoanimportantcivilianfacility.Remotesensingimagecancoverawiderange

7、ofareaandcanbegotteneasilyandtimely.Iftheroadcanbeextractedcorrectlyfromtheremotesensingimage,itisveryusefulfordesigningbattleplan,updateoffoundationalgeographicdata.Alsoitwillacceleratethedevelopingofvehicleautomaticnavigationtechnology.However,duetothecharacterofurbanar