从“鬼”影像检测建筑物的遮挡

摘要

航空影像相对于其他遥感手段获取的影像，具有相对视野范围大、时效性强、分辨率高、模型匹配精度高等优点，因此，较多的被用于制作城市真正射影像。但是，由于航空影像多数采用中心投影的成像方式，该投影方式容易使地物产生投影差，而建筑物由于是具有高度的人工地物，在成像时，更容易发生倾斜、变形，并对地物或者其他低层建筑物造成遮挡。因此，解决航空影像中建筑物的遮挡问题，成为城市区域真正射影像生成的关键技术。
　　城市区域真正射影像即是在原始航空影像的基础上，经过正射纠正和遮挡检测后生成的。经过处理后的影像具有清晰、无遮挡的特点，能够准确反应城市区域建筑物位置、道路等基础信息，在国民生产、以及城市的发展中具有着重要的意义。
　　目前常用的遮挡检测方法大多是基于原始影像进行的，在利用DSM和DBM对原始影像进行正射纠正时，通过加入判定遮挡的影响条件，使得正射纠正的过程能够对原始影像中存在遮挡的区域进行识别。但是，这些遮挡检测的方法由于结合了正射纠正的过程，使得遮挡检测的过程变得复杂且精度不可控制。
　　本文在前人研究的基础上，结合遮挡现象产生的原理，提出了一种利用“鬼”影像进行遮挡检测的方法。传统的正射纠正由于没有考虑遮挡因素，在经过像素重采样的过程后，正射影像中的建筑物部分出现了重影，表现为影像中的建筑物包含了墙体和两个屋顶，这种混乱不清晰的影像被称为“鬼”影像。作者通过分析“鬼”影像的生成原因，结合遮挡区域与原始影像以及“鬼”影像三者之间的关系，发现遮挡现象发生的原因是建筑物等高层人工设施由于在中心投影过程中产生了投影差，从而对地面以及其他地物造成了遮挡引起的。在“鬼”影像中，遮挡区域即是建筑物发生重影的区域，因此，消除“鬼”影像中的重影现象也就检测出了影像中的遮挡区域。首先，本文利用数字建筑物模型(DBM)及影像的内外方位参数获取两个屋顶在“鬼”影像中的位置，从而确定遮挡边界。其次，利用改进的区域生长法对遮挡区域进行检测并补偿。实验结果显示本文提出的方法对遮挡区域检测的成功率为99.2％，有效的避免了以往方法中的伪遮挡和伪可见等问题。该方法的优势还在于遮挡检测与真正射影像生成同步进行，简单有效的获取城市真正射影像。

目录

第1章 绪论

1.1 研究背景及意义

1.2 国内外发展研究现状

1.3 论文研究内容及章节安排

1.4 研究方案

第2章 航空“鬼”影像的成因及其遮挡检测的原理

2.1 航空“鬼”影像形成的机理

2.2 航空“鬼”影像形成的本质原因

2.3 航空“鬼”影像与遮挡以及原始影像三者之间的关系

2.4 本章小结

第3章 从航空“鬼”影像进行遮挡检测的算法

3.1 传统的遮挡检测算法回顾

3.2 传统算法存在的问题

3.3从航空“鬼”影像上直接进行遮挡检测的算法

3.4 不同遮挡现象的分析

3.5 本章小结

第4章 实验与分析

4.1 实验数据集

4.2 实验过程与结果

4.3 从航空“鬼”影像直接检测遮挡的算法的精度分析

4.4 基于原始影像的遮挡检测实验与分析

4.5 从鬼影像上直接检测遮挡得出的结果与Z-buffer方法的比较

4.6 遮挡补偿步骤

4.7 本章小结

第5章 论文总结与展望

5.1 本文的主要贡献与创新

5.2 研究中的不足和对以后工作的展望

参考文献

申请学位期间的研究成果、获奖及发表的学术论文

致谢