一种遥感影像镶嵌线的快速生成方法与流程

本发明涉及一种镶嵌线的生成方法，尤其涉及一种遥感影像镶嵌线的快速生成方法。

背景技术：

将两张或两张以上的正射影像拼接在一起，形成一幅更大的正射影像称为正射影像镶嵌，其中最关键的步骤是镶嵌线的生成。尤其是在城区大比例尺遥感影像的镶嵌处理中，镶嵌线应避开房屋或色差较大的区域，保证镶嵌影像上没有几何错位且色彩过渡自然。传统的镶嵌算法大多只考虑了相邻的两幅影像在其重叠范围内的镶嵌线生成，并没有研究单独的镶嵌线怎样进行连接从而形成镶嵌线网络，一些商业软件虽然能够生成镶嵌线网络，但其算法并不开源。目前在实际生产过程中，大多是通过在商业软件自动生成的镶嵌线上加人工编辑的方式进行作业的，但是这一作业模式生产效率较低，在当前数据量急剧膨胀的情况下面临着严峻的挑战。面对如此巨大的数据量，如何快速生成测区整体的有效镶嵌线网络，并自动绕开房屋等存在凡何错位的区域显得非常必要。

技术实现要素：

为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种遥感影像镶嵌线的快速生成方法。

为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种遥感影像镶嵌线的快速生成方法，其整体步骤为：

步骤s1、分别计算两幅输入影像的有效区域，有效区域背景值不能在镶嵌线生成的区域；

步骤s2、判断两幅影像的类型：若为多光谱影像则转到步骤s3，若为单波段的全色影像则转到步骤s4；

步骤s3、将多光谱各波段计算成单波段的全色影像；

步骤s4、以地理坐标为依据计算重叠区域并计算重叠区域的差值图像；

步骤s5、对差值图像进行中值滤波，减小噪声的影响；

步骤s6、计算差值图像的均值和标准差，根据均值和标准差的大小关系确定阈值；

步骤s7、根据阈值把差值图像分成二值图；

步骤s8、在二值图上利用广度优先算法，寻找最优路径，最优路径即为镶嵌线。

进一步地，步骤s4中，计算重叠区域的差值图像时，取相同位置两幅影像地理坐标差的绝对值作为差值图像。

进一步地，步骤s5中，中值滤波采用多线程并行计算以提高计算速度。

进一步地，步骤s6中，根据均值和标准差的大小关系确定阈值的具体方式为：若均值小于标准差，表明两幅影像相差不大，取均值作为阈值；若均值大于标准差，表明两幅影像相差较大，阈值取二者之和。

本发明通过改进差值图的处理以及阈值选择等方式，在不需要人工干预的情况下，即可生成基本避开建筑物或色差较大区域的镶嵌线，不仅可以降低计算成本，显著提高镶嵌线生成的效率，并且可以使镶嵌结果色彩过渡自然、快速有效。

附图说明

图1为本发明的整体流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1所示的一种遥感影像镶嵌线的快速生成方法，其步骤主要包括计算重叠区域的差值图像、确定阈值、生成镶嵌线三大步：

一、计算重叠区域的差值图像：

首先判断影像是全色影像还是多光谱影像；若是全色影像则直接处理，若是多光谱影像则用多光谱各波段按照一定的方法计算成全色影像；

然后以地理坐标为依据计算两幅影像的重叠区域；将原始或计算得到的两幅全色影像在重叠区域内计算差值图像；计算差值图像时取相同位置两幅影像差的绝对值，计算完差值图像后对其进行中值滤波，减小噪声对镶嵌线结果的影响，中值滤波采用多线程并行计算以提高计算速度。

二、确定阈值：

为了使镶嵌线不通过建筑物或色差较大的区域，需对不可通过区域采用自适应的阈值，保证在处理不同地物、不同影像时均可以自适应的改变阈值，起到避开建筑物的效果。通过计算差值图像的均值和标准差，根据均值和标准差的大小决定阈值，如果均值小于标准差说明两幅影像相差不大，阈值取均值即可，若均值大于标准差，说明两幅影像相差较大，阈值取两者之和。

三、生成镶嵌线：

为了降低镶嵌线在生成时的时间复杂度，并提高镶嵌线生成的效率，采用广度优先算法(也称广度优先搜索、宽度优先搜索，是一种图形搜索演算法)生成镶嵌线。具体地，首先由阈值确定不可通过区域，然后将差值图像计算成二值图像，在二值图像中采用广度优先算法寻找最优路径，最优路径即可确定为镶嵌线。

将上述步骤进行具体细分，可概括为：

步骤s1、分别计算两幅输入影像的有效区域，有效区域背景值不能在镶嵌线生成的区域。

步骤s2、判断两幅影像的类型：若为多光谱影像则转到步骤s3，若为单波段的全色影像则转到步骤s4。

步骤s3、将多光谱各波段计算成单波段的全色影像。

步骤s4、以地理坐标为依据计算重叠区域并计算重叠区域的差值图像；计算重叠区域的差值图像时，取相同位置两幅影像地理坐标差的绝对值作为差值图像。

步骤s5、对差值图像进行中值滤波，减小噪声的影响；中值滤波采用多线程并行计算以提高计算速度。

步骤s6、计算差值图像的均值和标准差，根据均值和标准差的大小关系确定阈值；根据均值和标准差的大小关系确定阈值的具体方式为：若均值小于标准差，表明两幅影像相差不大，取均值作为阈值；若均值大于标准差，表明两幅影像相差较大，阈值取二者之和。

步骤s7、根据阈值把差值图像分成二值图。

步骤s8、在二值图上利用广度优先算法，寻找最优路径，最优路径即为镶嵌线。

本发明的关键创新点在于：

(1)两幅影像的差异图获取原则，首先判断影像是全色还是多光谱，如果是全色则直接处理，如果是多光谱则用多光谱各波段计算成全色影像，根据地理位置计算差值图，对差值图进行中值滤波，减小噪声的影响。

(2)可通过有效区域的阈值的确定，计算差值图像的均值和标准差，根据均值和标准差的大小决定阈值，如果均值小于标准差说明两幅影像相差不大，阈值取均值即可，若均值大于方差，说明两幅影像相差较大，阈值取两者之和。

本发明计算镶嵌线的速度较快，计算过程中无需迭代处理，能满足大数据量的快速处理。此外，本发明在生成镶嵌线时能避开大部分建筑物和色差较大的区域。本发明经过试验验证可行，对大的数据量处理速度快，并且能够满足镶嵌线的生成原则。

上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种遥感影像镶嵌线的快速生成方法，其整体步骤为：分别计算两幅输入影像的有效区域；判断两幅影像的类型，若为全色影像则直接处理，若为多光谱影像则将多光谱各波段计算成单波段的全色影像；计算重叠区域并计算重叠区域的差值图像；对差值图像进行中值滤波；计算差值图像的均值和标准差，根据均值和标准差确定阈值；根据阈值把差值图像分成二值图；在二值图上利用广度优先算法寻找最优路径，即镶嵌线。本发明通过改进差值图的处理以及阈值选择等方式，在不需要人工干预的情况下，即可生成基本避开建筑物或色差较大区域的镶嵌线，不仅可以降低计算成本，显著提高镶嵌线生成的效率，并且可以使镶嵌结果色彩过渡自然、快速有效。

技术研发人员：吴方才;张丽;牛东;白晓辉
受保护的技术使用者：航天星图科技（北京）有限公司
技术研发日：2018.07.06
技术公布日：2018.12.11