基于语义标注和HBase的遥感影像检索系统的设计与实现

摘要

随着我国航空航天事业的发展，空间科学和对地观测技术的研究越来越重要，空间数据的数量和复杂程度都呈现爆炸式增长。遥感影像数据是一种应用最为广泛的空间数据，具有高分辨率、海量等特点，在地质与洪涝灾害监测、农业与森林资源调查、土地利用与城市规划和军事领域都有重要应用。
　　目前，相对于遥感影像数据的增长速度，遥感应用技术的发展相对滞后，如何高效地组织和管理海量遥感影像数据以及如何准确快速地检索遥感影像数据是遥感应用中迫切需要解决的问题。
　　针对这一问题，本文提出并实现了一种基于语义标注和HBase空间索引的面对海量遥感影像的检索系统。论文的主要工作与贡献如下:
　　1）结合遥感影像数据的特点，使用遥感影像的颜色、纹理、形状、光谱和分辨率特征，提出了基于DBM的遥感影像语义标注模型和语义索引方法;
　　2）针对遥感影像，提出了遥感影像基于HBase的多级网格空间索引方法;
　　3）结合非关系型分布式的HBase数据库和分布式文件系统HDFS，实现了针对整个检索系统的存储平台，支持对影像数据、元数据和影像特征数据的存储;
　　4）结合语义标注、空间索引和存储平台，实现了一个完整的遥感影像检索系统，支持语义检索、以图搜图检索和性能监控等功能。

目录

摘要

图目录

表目录

第1章 绪论

1．1 课题背景

1．2 研究现状

1．3 本文贡献及创新点

1．4 本文组织结构

1．5 本章小结

第2章 相关技术介绍

2．1 遥感技术

2．2 图像语义标注

2．3 DBM模型

2．4 HBase分布式数据库

2．5 HDFS分布式文件系统

2．6 本章小结

第3章 基于DBM的遥感影像语义标注方法

3．1 遥感影像的特点

3．1．1 高分辨率和大尺寸

3．1．2 具有广谱特征

3．1．3 内容不具有明显主题

3．1．4 拍摄角度单一

3．2 基于DBM的语义标注模型

3．2．1 DBM弥补“语义鸿沟”

3．2．2 DBM的输入特征表示

3．2．3 语义标签特征表示

3．2．4 模型的训练过程

3．3 实验结果与分析

3．3．1 实验数据集

3．3．2 评判标准

3．3．3 实验结果分析

3．4 本章小结

第4章 基于HBase的空间索引设计

4．1 需求分析

4．2 多级网格设计

4．2．1 划分方法

4．2．2 编号规则

4．2．3 多级网格的优势

4．3 基于HBase的空间索引

4．3．1 多级索引结构

4．3．2 HBase表的详细设计

4．4 点查询

4．4．1 功能需求

4．4．2 点查询的方法与流程

4．5 区域查询

4．5．1 功能需求

4．5．2 区域查询的方法与流程

4．6 范围查询

4．6．1 功能需求

4．6．2 功能需求

4．7 本章小结

第5章 存储平台设计

5．1 功能要求

5．2 遥感影像数据存储

5．2．1 存储需求分析

5．2．2 详细设计

5．3 元数据和特征数据存储

5．3．1 存储需求分析

5．3．2 详细设计

5．4 性能测试

5．4．1 测试环境

5．4．2 测试结果分析

5．5 本章小结

第6章 遥感影像检索系统的实现及应用

6．1 总体架构

6．2 系统功能

6．2．1 影像查询

6．2．2 以图搜图

6．2．3 系统监控

6．3 服务接口

6．4 本章小结

第7章 全文总结与展望

7．1 工作总结

7．2 未来工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要的研究成果

致谢