一种基于sar图像的道路损毁信息提取方法

文档序号:8363996阅读:357来源:国知局
一种基于sar图像的道路损毁信息提取方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于图像处理技术领域,更为具体地讲,涉及一种基于SAR图像的道路损 毁信息提取方法。
【背景技术】
[0002] 中国是自然灾害多发国家,洪涝地震等自然灾害作为不可抗因素,通常会对人们 的生命财产安全造成巨大威胁,因此抗灾减灾的需求仍然是当今人类发展中需要面对的重 要议题。
[0003] 道路作为一种典型的人造地物,是构成现代交通体系的主要部分,具有重要的地 理、政治、经济和军事意义。道路信息在应急响应和灾害救援领域中有着重要的价值,其中 道路损毁信息对灾害评估和灾害救援具有重要的指导意义。目前在道路损毁信息提取领 域,主要采用光学遥感图像,光学图像具有直观性,很容易识别道路信息,但光学图像的获 取受天气和时间因素影响较大,不能保证随时获得清晰和有效的图像,而灾害发生时,一般 都伴随恶劣天气,一定程度上影响了数据获取的实时性。SAR图像具有全天时、全天候和大 面积成像的优点,在应用中体现为快速响应和高实时性特点,且近年SAR图像分辨率不断 提高,如TerraSarX聚束模式距离向分辨率可以达到0. 5m,道路在SAR图像中体现出暗 黑条带状特征,因此基于高分辨率SAR图像的道路损毁信息提取具有很高的研宄和实用价 值。
[0004] 现阶段基于SAR图像的道路损毁信息提取技术仍鲜见报道,如何利用SAR图像的 优势和特点,进行道路特征信息提取和道路损毁信息提取,是目前研宄的热点。

【发明内容】

[0005] 本发明的目的在于克服现有技术的不足,提供一种基于SAR图像的道路损毁信息 提取方法,以实现具有快速响应和高实时性特点的道路损毁信息提取。
[0006] 为实现上述发明目的,本发明一种基于SAR图像的道路损毁信息提取方法,其特 征在于,包括以下步骤:
[0007] (1)、获取双时相原始SAR图像
[0008] 在同一监测点,分别获取道路损毁发生前、后两幅双时相原始SAR图像,标记为基 准原始SAR图像和待检测原始SAR图像;
[0009] (2)、对双时相原始SAR图像进行预处理
[0010] 对双时相原始SAR图像进行图像配准,得到配准后的基准SAR图像和待检测SAR 图像,再对基准SAR图像进行增强处理,得到增强图像;
[0011] ⑶、边缘信息提取
[0012] 通过双边缘检测算子Duda对增强图像进行边缘信息检测,从该增强图像中提取 出边缘信息图像;
[0013] (4)、边缘方向信息获取
[0014] 对边缘信息图像进行方向离散值计算,获取到边缘信息图像中逐像元点的方向信 息,从而得到边缘方向信息图像;
[0015] (5)、道路中心线提取
[0016] 根据增强图像、边缘信息图像以及边缘方向信息图像中的特征,采用粒子滤波方 法和SNAKE方法提出道路的中心线;
[0017] (6)、提取道路损毁信息
[0018] 以步骤(5)中提取的中心线为基础,获取待检测SAR图像中道路中心线上各点的 边缘损毁指数和灰度损毁指数,再将边缘损毁指数和灰度损毁指数求并集,得到道路的损 毁结果。
[0019] 本发明的发明目的是这样实现的:
[0020] 本发明基于SAR图像的道路损毁信息提取方法,通过SAR卫星或航拍SAR获取获 取双时相的原始SAR图像,然后对原始SAR图像进行预处理,得到增强图像,再从增强图像 中提取出边缘信息,计算边缘的方向特征,结合灰度信息、边缘信息、方向信息采用粒子滤 波方法和SNAKE方法提取道路中心线,最后,以道路中心线为基础提取出待检测图像的道 路损毁信息。本发明是利用道路在SAR图像中的辐射特征、几何特征等特征信息,有效地实 现了道路中心线的提取和道路损毁信息提取。
【附图说明】
[0021] 图1是本发明基于SAR图像的道路损毁信息提取方法流程图;
[0022] 图2是双时相原始SAR图像;
[0023] 图3是增强图像;
[0024] 图4是边缘信息图像;
[0025] 图5是边缘方向信息提取结果图像;
[0026] 图6是粒子滤波方法提取道路中心线的流程图;
[0027] 图7是道路中心线提取结果图像;
[0028] 图8是道路损毁信息提取结果图像;
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图对本发明的【具体实施方式】进行描述,以便本领域的技术人员更好地 理解本发明。需要特别提醒注意的是,在以下的描述中,当已知功能和设计的详细描述也许 会淡化本发明的主要内容时,这些描述在这里将被忽略。
[0030] 实施例
[0031] 图1是本发明基于SAR图像的道路损毁信息提取方法流程图。
[0032] 在本实施例中,如图1所示,本发明基于SAR图像的道路损毁信息提取方法,包括 以下步骤:
[0033] Sl、获取双时相原始SAR图像
[0034] 本发明需要在同一监测点,分别获取道路损毁发生前、后两幅双时相原始SAR图 像,标记为基准原始SAR图像,如图2(a)所示,以及待检测原始SAR图像,如图2(b)所示;
[0035] 在本实施例中,如图2所示,通过卫星遥感和航拍SAR成像系统在同一监测点拍摄 的两幅SAR图像。其中,图2(a)可以辨认出较为清晰道路区域,即呈暗黑色条的线性条带 区域;图2(b)中道路区域几乎不可见。
[0036] S2、对双时相原始SAR图像进行预处理
[0037] 对双时相原始SAR图像进行图像配准,得到配准后的基准SAR图像和待检测SAR 图像,再对基准SAR图像进行增强处理,得到增强图像,如图3所示;
[0038] 在本实施例中,对基准SAR图像先进行DMFF滤波器,使低灰度线形结构增强,再平 滑基准SAR图像,降低相干斑噪声影响,同时增强道路与周围环境的对比度,如图3所示,增 强图像中道路区域均匀度及对比度均高于原基准图像。
[0039] S3、边缘信息提取
[0040] 通过双边缘检测算子Duda对增强图像进行边缘信息检测,从该增强图像中提取 出边缘信息图像。
[0041] 在本实施例中,如图4所示,边缘信息图像是由基准增强图像经Duda算子检测得 到,图像中像素点的灰度值越高,则该点处的边缘特征越明显,而道路的真实边缘又隐含在 具有一定灰度值的像素点集合中。
[0042] S4、边缘方向信息获取
[0043] S4. 1、对边缘信息图像通过预定的阈值进行二值化处理,得到二值分割图像;
[0044] S4. 2、在本实施例中,采用如图5(b)所示的八方向计算模板逐点遍历二值分割图 像中每个像元点的边缘方向,即计算每个像元点的方向离散值;
[0045]
【主权项】
1. 一种基于SAR图像的道路损毁信息提取方法,其特征在于,包括以下步骤: ⑴、获取双时相原始SAR图像 在同一监测点,分别获取道路损毁发生前、后两幅双时相原始SAR图像,标记为基准原 始SAR图像和待检测原始SAR图像; (2) 、对双时相原始SAR图像进行预处理 对双时相原始SAR图像进行图像配准,得到配准后的基准SAR图像和待检测SAR图像, 再对基准SAR图像进行增强处理,得到增强图像; (3) 、边缘彳目息提取 通过双边缘检测算子Duda对增强图像进行边缘信息检测,从该增强图像中提取出边 缘信息图像; (4) 、边缘方向彳目息获取 对边缘信息图像进行方向离散值计算,获取到边缘信息图像中逐像元点的方向信息, 从而得到边缘方向信息图像; (5) 、道路中心线提取 根据增强图像、边缘信息图像以及边缘方向信息图像中的特征,采用粒子滤波方法和SNAKE方法提出道路的中心线; (6) 、提取道路损毁信息 以步骤(5)中提取的中心线为基础,获取道路中心线上各点的边缘损毁指数和灰度损 毁指数,再将边缘损毁指数和灰度损毁指数求并集,
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