基于光学卫星影像的车辆识别和速度估算研究

摘要

随着遥感技术的飞速发展以及商业卫星空间分辨率的不断提高，高分辨率遥感影像在国民经济各领域的应用已经变得越来越为广泛，基于卫星影像的交通流参数提取有着巨大的应用前景，将遥感技术应用到交通信息检测与交通服务领域已成为当今国际上一个新的研究热点。本文以基于遥感影像的交通流信息检测为侧重点，旨在研究从Worldview-2高分辨率卫星遥感影像中探测车辆和提取车速的方法。论文主要内容如下:
　　(1)面向对象的遥感影像车辆检测技术。根据高分辨率卫星影像的特点，总结了面向对象运动车辆检测流程，构建了运动车辆检测的四个关键技术，即图像多尺度分割技术、层次构建技术、特征分析及模糊分类技术，在面向对象的影像分析方法上实现运动车辆检测。
　　(2)高分辨率遥感影像运动车辆车速提取原理及方法。基于卫星传感器扫描成像的原理，将车速提取研究分为车辆运动时间分析和车辆变化位置确定两个方面，通过Worldview-2多光谱扫描时间差确定车辆运动时间，通过主成分分析法，结合面向对象处理流程，计算车辆移动距离，构建车速提取流程，实现卫星影像车速提取。
　　(3)采用Worldview-2高分辨率卫星影像郑州CBD核心区的两组实验数据进行实验验证，结合图像预处理技术，分别进行运动车辆检测和运动车辆车速提取，对两组检测结果进行分析，并对两个实验区域进行实地调查，实验结果证明该方法具有一定的可靠性。
　　本研究对于完善基于高分辨率卫星影像的车辆目标识别和速度提取方法具有重要的参考意义，是对交通信息采集手段和实现大范围、高效交通参数提取方法的有益探索。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 依托课题

1．2 研究背景

1．3 选题依据

1．4 国内外研究现状

1．4．1 交通领域遥感应用的探索历程

1．4．2 国外研究现状

1．4．3 国内研究现状

1．4．4 总结与分析

1．5 本文研究内容与框架

1．5．1 研究内容

1．5．2 论文框架

1．6 本章小结

2 面向对象的车辆检测关键技术

2．1 面向对象多尺度分割技术

2．2 面向对象层次构建技术

2．3 面向对象的车辆特征分析

2．4 面向对象影像分类技术

2．4．1 面向对象的模糊分类方法

2．4．2 对象分类规则库构建

2．5 本章小结

3 卫星影像车速估算原理及方法

3．1 Worldview-2卫星车辆运动时间确定

3．1．1 Worldview-2卫星概述

3．1．2 Worldview-2成像时间差分析

3．1．3 Worldview-2多光谱传感器滞后时间确定

3．1．4 Worldview-2多波段影像车辆“彩影”分析

3．2 基于主成分分析的车辆位置检测

3．2．1 主成分分析法原理

3．2．2 主成分分析法图像变换

3．2．3 基于主成分分析的车辆位置确定

3．3 基于PCA的车速提取流程建立

3．3．1 车辆影像对象层次构建

3．3．2 车辆多尺度分割参数确定

3．3．3 车辆特征分析及分类规则确定

3．3．4 运动车辆目标提取

3．4．5 车辆位置确定及速度估算

3．4 本章小结

4 实验例证

4．1 数据源选择

4．2 实验区数据源特点

4．3 图像预处理技术

4．4 实验验证一

4．4．1 车辆检测

4．4．2 变化位置检测

4．4．3 车速提取

4．5 实验验证二

4．5．1 车辆检测

4．5．2 变化位置检测

4．5．3 车速提取

4．6 本章小结

5 总结及展望

5．1 论文总结

5．2 论文创新点

5．3 论文展望

参考文献

作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果

学位论文数据集