基于视觉特征的高分辨率光学遥感影像目标识别与提取技术研究——

摘要..................................................................I Abstract ...............................................................III 目录..................................................................VI 第一章绪论 (1)

1.1 研究背景 (1)

1.1.1 遥感技术的发展 (1)

1.1.2 高分辨率遥感应用现状 (2)

1.1.3 光学遥感影像的特点与应用 (3)

1.2 遥感影像地学解译 (4)

1.2.1 解译目的 (4)

1.2.2 解译的一般过程 (4)

1.2.3 遥感图像解译技术的发展与挑战 (5)

1.3 本文的主要研究内容 (6)

1.3.1 研究内容和目标 (6)

1.3.2 研究意义 (7)

1.4 本文的主要创新点 (7)

1.5 本文的组织结构 (8)

第二章高分辨率光学遥感影像的特点与自动识别问题的讨论 (10)

2.1 遥感影像的特点 (10)

2.1.1 影响遥感影像特性的主要因素 (10)

2.1.2 高分辨率光学遥感影像的特点 (11)

2.2 高分辨率光学遥感影像解译策略的讨论 (12)

2.2.1 影像的自身特性是正确决策的重要基础 (12)

2.2.2 关于遥感影像基本解译策略的讨论 (14)

2.3 地物类别特征选择的准则及视觉识别结果的导入 (16)

2.4 关于自动化与精度的讨论 (16)

第三章水体影像特征及其自动识别建模 (18)

3.1 引言 (18)

3.1.1 水体提取技术的研究意义 (18)

3.1.2 基于影像的水体自动识别技术现状 (19)

3.2 高分辨率光学遥感影像水域特征 (21)

3.2.1 水体的基本特性 (21)

3.2.2 水体主要视觉特征的讨论 (22)

3.3基于视觉特征的水域识别技术 (25)

3.3.1 特征选择 (25)

3.3.2 算法描述 (27)

3.3.3 算法的主要步骤 (28)

3.3.4 滤波器参数计算 (29)

3.4 实验与评价 (31)

3.4.1 实验影像 (31)

3.4.2 实验结果与整体评价 (33)

3.4.3 定量比较 (37)

3.5 结论 (40)

本章小结 (40)

第四章阴影特征分析与自动识别建模 (41)

4.1 引言 (41)

4.1.1 阴影成因与分类 (41)

4.1.2 研究阴影的意义 (42)

4.1.3 主要的阴影检测技术概述 (43)

4.1.4 阴影检测技术的现状与主要问题 (44)

4.2 遥感影像阴影特征分析 (45)

4.2.1 颜色空间 (45)

4.2.2 遥感影像阴影区颜色特性 (47)

4.3 多特征综合的阴影检测技术 (53)

4.3.1 模型描述 (53)

4.3.2 实验与分析 (58)

4.3.3 比较与评价 (63)

4.3.4 结论 (70)

4.4 基于自适应特征选择的阴影检测技术 (70)

4.4.1 模型描述 (71)

4.4.2 实验与分析 (79)

4.4.3 结论 (89)

本章小结 (90)

第五章植被的视觉特征与自动识别 (91)

5.1 引言 (91)

5.1.1 研究意义 (91)

5.1.2 遥感影像植被提取的主要技术及问题 (92)

5.2 植被的分类与视觉识别 (95)

5.2.1 植被的分类 (95)

5.2.2 植被主要视觉特征的讨论 (95)

5.3 基于视觉特征的城市植被自动提取建模 (97)

5.3.1 模型描述 (97)

5.3.2 试验与分析 (102)

5.3.3 结论 (109)

本章小结 (110)

第六章总结与展望 (111)

6.1 全文总结 (111)

6.2 本研究后续工作的设想 (112)

参考文献 (114)

致谢 (121)

攻读博士学位期间主要参加的科研项目 (122)

攻读博士学位期间发表的研究论文 (123)

第一章绪论

1.1 研究背景

1.1.1 遥感技术的发展

遥感技术是上个世纪60年代发展起来空间对地观测技术，经过半个多世纪的发展，遥感平台已经从单一的航空平台发展到以航天平台为主，航空、近空间平台为辅的多平台共存的状态。卫星影像的分辨率从数十米提高到十余厘米，数据传输方式从胶片式回收发展到在轨实时传输，构成了多维、立体、动态的全球综合观测系统。这些新特点，为人类认识地球系统、开发资源、保护环境、监测灾害、分析全球变化等找到了新的途径，成为人类观察、分析、描述所居住的地球环境行之有效的手段（[25]，[30]）。随着技术的不断进步，应用领域的不断扩大和深入，需求的不断增加和多样化，空间对地观测逐步呈现出“三高”（高空间分辨率、高光谱分辨率和高时间分辨率）和“三多”（多平台、多传感器和多角度）的发展态势[6]。

上个世纪九十年代末，随着第一颗1米分辨率的商业高分辨率遥感卫星iKonos 的成功发射，标志着遥感技术开始进入航天高空间分辨率遥感时代。在随后的几年内，陆续发射了QuickBird（0.61米）、Resource-DK（1米）、WorldView（优于0.5米）、Pleiades（0.7米）、GeoEye（0.4米）等一批高分辨率遥感卫星，为遥感技术的深入应用奠定了非常重要的基础。相对于航空遥感而言，卫星遥感在获取资料的速度和成本方面具有十分巨大的优势，并且不受区域的限制。由于高空间分辨率卫星遥感所具有的巨大军事价值和经济效益，一出现就引起了全球民用与军事应用领域的高度重视[30]。全球基础地理信息采集与地图测绘方面的应用需求，开拓了卫星遥感数据的重要市场。随着信息技术的发展，地理空间信息服务已走入了普通百姓的生活。面对资源环境调查、土地整治、城市规划及国防等应用对大比例基础地理信息更新的巨大需求，迫切需要发展高分辨率遥感，作为大规模采集地球空间信息的有效手段[25]。

我国遥感卫星起步比较晚，但经过二十多年的努力，目前已经取得了很大的进步。目前，我国民用遥感卫星主要有FY系列气象卫星、HY-1海洋卫星、HJ-1环境卫星、中巴资源卫星等服务于不同行业的遥感卫星。2007年9月19日，中巴资源卫星一号02B星（CBERS-2B）成功发射，标志着我国自行研制的民用遥感卫星进入高分辨率时代。该星最大的特点是能同时以高、中、低三种空间分辨率对同一地区进行成像，