基于数学形态学的高分辨率遥感影像道路提取

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1、2005.5理论研究遥感信息基于数学形态学的高分辨率遥感影像道路提取李利伟,刘吉平,尹作为(武汉大学资源与环境科学学院,湖北武汉430079)摘要:利用数学形态学的方法对高分辨率遥感影像道路提取进行了研究,通过对影像进行预处理增强道路信息,依据影像灰度直方图信息,对预处理后的影像进行阈值分割,得到一个包含道路信息的二值影像;进一步使用形态开运算去除细小噪声,同时将一部分粘连在道路上的噪声与道路信息进一步分割;接着结合形态腐蚀和形态重建运算获取影像中主要道路网络信息,并用形态闭运算完善道路网络信息;最后对道路网络信息进行形态细化和一定次数的形态修剪处理,得到单像素宽的道路中心线信息。利

2、用数学计算软件MATLAB在高分辨率遥感影像上作了实验,并进行了总结和分析。关键词:数学形态学;影像道路信息提取;阈值化;形态重建中图分类号:P237.3文献标识码:A文章编号:1000-3177(2005)81-0009-03据影像灰度直方图信息,对预处理后的影像进行阈值分割,1　前　言得到一个包含道路信息的二值影像;进一步使用形态开运算遥感影像中道路信息的提取在很多领域已得到广泛的去除细小噪声,同时将一部分粘连在道路上的噪声与道路信应用,例如数字测图、影像理解等。国内外这方面的研究有息进一步分割;接着结合形态腐蚀和形态重建获取影像中主20多年的历史,众多学者从不同角度,不同应用领

3、域,针对要道路网络信息,并用形态闭运算完善道路网络信息;最后不同数据源都提出了自己的方法和研究成果。这些方法主对道路网络信息进行形态细化和一定次数的形态修剪处理,要可分为两大类[3],一种是半自动的遥感影像道路提取算得到单像素宽的道路中心线信息。法,同时也是使用最广泛的方法,它通过人机交互的方法提2　本文用到的几种数学形态学算子取道路种子点信息,然后结合道路知识,利用一些自动搜索跟踪算法找出道路信息;另一种是自动的遥感影像道路信息2.1　腐蚀与膨胀运算提取算法,它结合道路知识利用人工智能的方法找出道路种定义一个结构元素B,集合A被结构元素B腐蚀,膨子点信息,然后再联结成道路网络信息,

4、尽管这种方法目前胀的数学符号分别表示为:AßB={x:B+x

5、方法(如Hough变换,修剪,以及形态目标识别等众多方面,利用形态细化完成道路检测算子等)不能取得很好的效果,这一切致使通用的对道路网络信息的细化,修剪。遥感影像道路信息的提取方法目前难以实现。2.3　形态开运算和形态闭运算数学形态学是一种基于集合论的非线性理论,它的基本定义一个集合A,一个结构元素B,形态开、闭运算可以思想是基于像素间的逻辑关系对数字图像进行分析处理。用数学符号分别表示为:它能定量的描述和分析影像的几何特征。与传统的线性理A·B=(AßB)ÝB,A·B=(AÝB)ßB,使用形态开论相比,数学形态学的特点是将大量复杂的影像处理算法用运算去除影像中的细小噪声,同时将影像

6、中一些粘连在道路基本的集合逻辑运算来描述和实现,使得运算更加灵活快上的噪声与道路信息分离。捷。伴随着学科之间的不断交叉融合,数学形态学已被很多2.4　形态重建运算学者应用到遥感影像处理的诸多方面,如遥感影像道路网络形态重建运算是一种非常重要的形态滤波器,文献[2][4][5]提取,遥感影像分割等。中有较详细的重建运算的理论与应用。结合影像中道路信方法的过程:首先对影像进行预处理增强道路信息,依息的几何特征,用线状结构元素腐蚀原始影像得到标记图收稿日期:2005-03-10修订日期:2005-04-26作者简介:李利伟(1982～),男,河南洛阳人,武汉大学在读硕士,主要研究方向:遥感

7、数字图像处理和模式识别。9遥感信息　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　理论研究2005.5像。用原始影像作为掩模影像,使用形态重建运算来去除与选取就决定了影像中道路信息的提取尺度。这里影像中的道路信息不相交的噪声。道路信息比较细小零乱,因此使用尺寸较小的结构元素,以保持影像中道路细节。但由于遥感影像中道路信息的几何3　数学形态学进行道路提取的试验特征复杂多变,文中用到的结构元素不能通用,可以根据情实验数据是一幅某小区的航空彩色影像,空间分辨率为况另取合