專利名稱：一種從衛(wèi)星圖片中提取建筑物輪廓的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像理解的一種應(yīng)用，尤其涉及一種從衛(wèi)星圖片中提取建筑物輪廓 的方法。
背景技術(shù)：
以往對建筑的檢測方法可以分為以下三類使用立體影像匹配的方法，這種方
法可以提供建筑物準(zhǔn)確的空間信息，從而建筑物通過空間信息被檢測出來。Maitre and Luo and Jordan and Cocquerez使用了這種辦法。不過這種方法需要額外的信息。 另一種做法是使用直線分析。ShufeltandMcKeown從圖片中檢測出直線，將它們 歸類并且建模出矩形。直線可以通過使用感知的視覺數(shù)據(jù)組織(perceptual grouping) 的方法分類，許多報(bào)告己經(jīng)使用這種方法進(jìn)行了建筑物檢測實(shí)驗(yàn)。不過對于大規(guī)模 的檢測，效果不是很好。輔助信息的方法(如陰影或直線的透視效果)，也可作為 建筑物檢測的重要線索。
然而，建筑物的提取仍然存在著困難，因?yàn)椴粌H需要良好的低層次視覺技術(shù)， 例如邊緣或直線的提取，并且也需要中級或高層次的視覺技術(shù)，如識別與理解。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，提供一種高效的從衛(wèi)星 圖片中提取建筑物輪廓的方法。
本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn) 一種從衛(wèi)星圖片中提取建筑物輪 廓的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟
(1) 直線的抽取，邊緣通過康尼(Canny)算子被檢測出來，并使用改進(jìn)的 霍夫算法進(jìn)行直線的抽??；
(2) 直線關(guān)系圖的生成，對直線之間的關(guān)系進(jìn)行檢測然后生成直線關(guān)系(3) 候選建筑物的生成，搜索整個關(guān)系圖從而生成檢測出的建筑物。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明進(jìn)行建筑物輪廓的提取，效率較高，精確度也較高。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1
本發(fā)明的技術(shù)方案為 第一階段，直線抽取。
在第一階段，邊緣通過Canny算子被檢測出來，并使用改進(jìn)的霍夫算法進(jìn)行 直線的抽取。
方法中的第一階段是直線提取。圖像邊緣元素由Canny-Petrou-Kittler (CPK)
邊緣濾器檢測。然后通過改進(jìn)的霍夫變換(HT)提取線性元素。我門對建筑邊緣 檢測和輪廓的生成基于以下的假設(shè)，在圖像中鳥瞰城市，看到的建筑物的屋頂可以 使用多邊形來進(jìn)行描述。
所以在這個前提下，應(yīng)該抽取竟可能多的直線。方法使用了改進(jìn)的霍夫變換作 進(jìn)行直線的提取。在這個階段的最后，為每條直線的端點(diǎn)進(jìn)行標(biāo)記，從而為下一階 段的處理做出準(zhǔn)備。
Canny濾波
Canny濾波器被用來進(jìn)行邊緣提取。在這個階段，目的是描述圖像的邊緣信息， 包括噪音。
改進(jìn)的霍夫變換
在進(jìn)行霍夫變換之前，使用一個邊界跟蹤的算法來提取Canny算子檢測的連 續(xù)邊緣并把邊緣進(jìn)行分類。在霍夫變換中，使用局部化的方法將直線檢測出來。如 果使用一般的霍夫變換在全局范圍內(nèi)進(jìn)行直線的檢測，只能檢測出較長的直線，對 于眾多較短的直線的效果并不理想。因此，先將邊緣分類，對每一段連通的點(diǎn)集使 用霍夫變換，從而減少處理的數(shù)據(jù)量降低檢測誤差的比率。在霍夫變換后，使用尖 峰檢測的方法檢測出所有可能的尖峰(作為候選的直線)，尖峰的檢測是根據(jù)投票 區(qū)域的投票數(shù)來決定的。
直線屬性的添加
在這一部分，先定義了一個存儲直線信息的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，然后為每條直線添加了 一些附屬的信息。在本文的研究中，他們是顏色和方向。每條直線有四個顏色信息， 每條直線的每個端點(diǎn)的兩側(cè)各有一個顏色的信息。計(jì)算處于直線斷點(diǎn)附近一個小鄰
域內(nèi)的像素的平均顏色，即平均的灰度值，作為端點(diǎn)的顏色屬性。另一種屬性是方
向。設(shè)順時針方向?yàn)檎较?，并初始化它們?yōu)榱?。這里有一點(diǎn)需要注意，經(jīng)過Canny 濾波和霍夫變換，直線的被簡化為只有一個像素的寬度，而實(shí)際上圖像中的邊緣可 能會寬于一個像素。應(yīng)計(jì)算直線最外側(cè)的外部鄰域，不要計(jì)算直線的區(qū)域。 第二階段，直線關(guān)系圖生成。
在第二階段，對直線之間的關(guān)系進(jìn)行檢測然后生成直線關(guān)系圖。 直線間的關(guān)系可以被劃分為三類相連的，不相連的，以及平行的。如上文所 述，所有直線關(guān)系的生成必須基于局部化原理。 一條特定的直線只與其某一鄰域內(nèi) 的某一直線存在相互的關(guān)系。依據(jù)以下幾點(diǎn)規(guī)則，生成直線關(guān)系圖
1、當(dāng)兩條直線端點(diǎn)中的一個端點(diǎn)間的距離小于某一給定的閥值并且它們之間
的斜率差也小于某一給定的閥值時，認(rèn)為它們屬于同一條直線，將其連接起來；
2 、對每條直線，根據(jù)其長度確定其搜索的區(qū)域，減少計(jì)算量， 一般為直線長 度的5%-10%;
3 、如果兩條直線某一端點(diǎn)的顏色屬性相似，標(biāo)記兩條直線屬于同一對象。直 線的關(guān)系被存放在一張關(guān)系圖中。圖的節(jié)點(diǎn)代表直線。直線間的關(guān)系用一條弧來表 示；
4、直線的方向。以閉合多邊形的順時針為正方向。 第三階段，候選建筑物生成。
在最后的階段，搜索整個關(guān)系圖從而生成檢測出的建筑物。 在生成直線關(guān)系圖后，得到了圖像二維的信息。這階段的工作并不著重于圖像 的理解，而且提取出圖像中的平面信息。因此，將一個封閉的多邊形作為一個具有 較高可能性的候選的建筑物對象，對于未閉合，但由直線連接的對象，給予它們較 低的可能性作為候選建筑物，并且忽略單條的直線線路(備注它們?yōu)槠渌?。
權(quán)利要求
1.一種從衛(wèi)星圖片中提取建筑物輪廓的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟(1)直線的抽取，邊緣通過康尼算子被檢測出來，并使用改進(jìn)的霍夫算法進(jìn)行直線的抽取；(2)直線關(guān)系圖的生成，對直線之間的關(guān)系進(jìn)行檢測然后生成直線關(guān)系圖；(3)候選建筑物的生成，搜索整個關(guān)系圖從而生成檢測出的建筑物。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種從衛(wèi)星圖片中提取建筑物輪廓的方法，該方法包括以下步驟直線的抽取，邊緣通過康尼算子被檢測出來，并使用改進(jìn)的霍夫算法進(jìn)行直線的抽??；直線關(guān)系圖的生成，對直線之間的關(guān)系進(jìn)行檢測然后生成直線關(guān)系圖；候選建筑物的生成，搜索整個關(guān)系圖從而生成檢測出的建筑物。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明進(jìn)行建筑物輪廓的提取，效率較高，精確度也較高。
文檔編號G06T7/60GK101359403SQ20081004109
公開日2009年2月4日 申請日期2008年7月28日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月28日
發(fā)明者劉園園, 吳建國, 徐長貴, 李榮高, 麗 楊, 陽 胡 申請人:上海同盛工程建設(shè)配套管理有限公司