基于eCognition的面向对象城市道路提取
8基于面向对象信息提取技术的城市用地分类
性[1] 。本 文 采 用 FN EA ( Fractal Net Evolutio n App roach) 分割算法 ,此算法基于影像对象的光谱 、 几何特征 , 采用区域生长方法 , 从一个像素开始到 区域生成 , 由较小影像对象逐渐合并为较大的影像 对象 , 形成多个具有相似大小的影像对象多 边形[2 ] 。
之上 ,最大尺度的三级置于顶部 。每一个层以它直 接的子对象为基础来构建 ,即上一层较大的影像对 象是由下一层的子对象合并而成 。 一级 :分割尺度为 8 ,提取树冠及其阴影、草地比 较理想 。由于植被在近红外波段具有典型的高反射 特征 ,所以选择近红外波段 4 ;另外附加了一个植被 指数 NDVI ( Normalized Difference Vegetation Index) 层 ,用于区分植被与非植被信息。对植被而言 ,光谱 是非常重要的信息 ,所以颜色因子设为 0. 8 。
1 引 言
城市用地类型多样 、结构复杂 ,要实现城市用地 的精确分类 ,需要利用具有丰富的空间结构和纹理 信息的高分辨率遥感影像 。传统的基于像素光谱信 息的分类技术针对的是中低分辨率影像 ,仅仅利用 了影像的光谱信息进行分类 ,不能充分利用高分辨 率遥感影像的空间结构和纹理信息 ,从而导致分类 结果中含有大量椒盐噪声 ,视觉效果很差 ,而且不能 够区分“异物同谱”和“同物异谱”现象 。
二级
亮色建筑物 暗色建筑物 建筑物阴影
均值 (1 ,2 ,3 ,4) ; 比率 (3) ;亮度值 (3) ;
矩形拟合度
城市道路自动提取
高空间分辨率影像城市道路信息自动提取为了更好的对城市规划和各个探测领域提供更准确的道路信息,城市道路信息的提取成为显而易见的问题,怎么样才能提高城市道路信息提取的效率呢,这里主要研究采用半自动和自动化的高空间分辨率影像城市道路信息提取。
高空间分辨率遥感影像以其丰富的纹理等细节信息, 降低了目视解译难度的同时, 却提高了计算机处理的复杂性高空间分辫率遥感影像道路信息的提取, 尤其是城市道路信息的自动提取, 存在着许多困难本文通过面向对象的影像分割、道路信息与背景信息的闺值分离、道路骨架提取、霍夫变换提纯并矢量化等技术, 实现了高空间分辫率遥感影像城市道路信息的自动提取与识别。
城市道路包括市区各类道路, 包括全市性干道、高速公路、工业区道路和居住区道路, 而不包括广场和停车场用地以及街坊小区内部道路道路的位置、宽度等信息, 是城市地理信息系统中的重要信息, 而通过目视判读和手工勾绘方式费时费力, 因此采用人工智能方式利用计算机自动提取道路信息成为一个主要的发展方向。
随着遥感技术的发展, 特别是高分辨率遥感影像的出现, 遥感卫星影像作为数据源在测图和空间数据库更新中得到了越来越广泛的应用高空间分辨率遥感影像以其丰富的纹理等细节信息, 降低了目视解译难度的同时, 却提高了计算机处理的复杂性高空间分辨率遥感影像道路信息的提取, 尤其是城市道路信息的自动提取, 存在着许多困难现阶段, 高分辨率遥感影像城市道路提取方法尚不成熟, 本文针对这一问题进行了有益的探索。
道路特征自动提取, 包括道路特征的自动识别和几何特征的自动定位, 已发展出各种各样的提取方法, 其基本思路大致是将影像道路的提取分解成四个步骤道路影像的特征增强道路种子点的确定将种子点扩展成线段将线段确认并连接成道路网目前已经能够做到把道路影像从其他地物影像中分割出来甚至能区分道路类型已有的道路提取算法大多都针对不同的影像类别, 即航空影像或卫星遥感影像, 不同的比例尺影像分辨率, 不同区域的影像如城区、乡村或郊区和不同的道路类型, 如乡村路、街道、高速公路、高等级公路等。
利用面向对象的分类方法从IKONOS全色影像中提取河流和道路
１ 引 言
高分辨率 遥感 影像 时代 的到柬 给遥 感技 术的发 展带来 了契机 ，在高空 问分辨 率的卫星影像 上 ，地物景 观的结构 、 纹理和细节等信 息都非 常清 楚地表 现 Ｈ ｊ 来 ，例 如 ，细小 的 道路 和河流。这使 得利 用遥感 影像进 行 大 比例 尺 的地 形 图 制图成为可能。然而传 统 的遥感影 像信 息处 理和提 取 的方 法是建立 在基 于像 素级别 的光 谱信息 分析 的基 础上 ，它 们 的共同特征是 只能使用图像的强度量 即灰 度值 的统 汁信息 ，
维普资讯
第３ １ 卷第 １ 期 ２ ０ ０ ６年 １ 月
测 绘 科 学
Ｓ ｃ ｉ ｅ ｎ ｃ ｅ ｏ ｆ Ｓ ｕ ｒ ｖ ｅ ｙ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ Ｍａ ｐ ｐ ｉ １
Ｊ ａ ｎ
４ 影像 分 割与 分类
河 流与道路 的提取包括初次分类与二 次分类两个 过程 。 首先是创建 影像对 象 ，利 用影像 对象 的特 征 函数 ，根 据模 糊逻辑规则进行 初次分类 ，然后进行子 目标线性分 析分割 ， 冉利用子 目标 的线特征对上级 目标进行二次分类 。
２ 面 向对象 的分 类方 法简 介
利 用 面 向对 象 的分 类 方 法 从 Ｉ ＫＯＮＯＳ 全 色 影 像 中提 取 河 流 和 道 路
孙晓霞 ，张继 贤 ，刘正 军
（ 中 测绘科学研究 院 ， 北京 １ ０ ０ ０ ３ ９ ）
【 摘 要】传统的基于像 素的统计特征 的分类方法在处理 高分辨 率影像 的分类 问题 上遇到 了很大 的 困难。本 研究利 用面 向对象的影像分 析方法对 Ｉ Ｋ Ｏ Ｎ Ｏ Ｓ全色影像进行 了河流 与道 路的分类，包 括利用影像对象的光谱特征 的初次分 类和利用子 目标 对象的线特征的二次分类两个过 程；其 中初次分类由于仅依据 光谱 信息，不能很 好地将河流 或道 路
从高分辨率遥感影像中提取城市道路的新方法
从高分辨率遥感影像中提取城市道路的新方法在过去的几十年里，高分辨率遥感影像已经成为了城市规划和管理的重要工具。
通过分析这些影像，可以提取出城市道路的位置和特征，为城市交通规划和交通状况监测提供数据支持。
然而，由于城市道路的复杂性和多样性，现有的方法在提取精度、处理速度和适应性方面仍然存在一些局限性。
因此，本文提出了一种新的方法，旨在解决这些问题。
首先，本方法采用了一种基于深度学习的图像分割算法。
该算法通过训练一个深度卷积神经网络，将道路区域和非道路区域分割开来。
为了训练网络，我们使用了大量的标记数据，其中包括城市道路和非道路的遥感影像样本。
通过训练，网络可以学习到道路的特征，并能够准确地提取出道路区域。
其次，本方法利用了多尺度处理技术。
由于遥感影像中的道路尺度各异，为了提高提取精度，我们采用了多尺度处理技术。
具体而言，我们首先将原始遥感影像进行分割，得到一系列不同尺度的子图像。
然后，针对每个子图像，我们分别使用图像分割算法提取道路区域。
最后，将得到的道路区域进行合并和优化，以得到最终的道路提取结果。
此外，本方法还引入了半监督学习的思想。
传统的道路提取方法通常需要大量的标记数据，这在实际应用中往往是难以获得的。
为了克服这个问题，我们使用了一种半监督学习的方法。
具体而言，我们首先用少量的标记数据训练网络，然后使用网络提取道路区域，并将提取结果与原始影像进行比较。
通过比较结果，我们可以发现一些错误的提取区域，并将其标记为非道路区域。
然后，我们使用这些新的标记数据重新训练网络，以提高提取精度。
最后，我们对我们的方法进行了大量的实验证明了其有效性和准确性。
通过与传统的道路提取方法进行比较，我们的方法在准确度和处理速度方面都取得了显著的改进。
我们还对不同尺度的影像进行了实验，结果表明我们的方法对于不同尺度的道路都具有很好的提取能力。
综上所述，我们提出的新方法在高分辨率遥感影像中提取城市道路方面有着显著的优势。
基于ecognition的遥感图像面向对象分类方法研究
取的山东省胶市地区遥感影像为例，运川eCognition软件 对其进行多尺度分割和阈值分类，并将分类结果与ENVI 软件做出的监督分类进行对照,对面向像元与面向对象 分类方法进行讨论。结果表明，面向对象分类方法分类 效果更好、可靠性更高、发展前景更好。
1面向对象分类基本原理、方法、操作平台
1.1面向对象分类基本原理
第43卷第2期 2020年2月
测绘与空间地理信息
GEOM477CS & SE47Z4厶 /NFOR胚477ON TECHNO厶OGY
Vol.43,No.2 Feb., 2020
基于eCognition的遥感图像面向对象分类方法研究
陈蕊，张继超
（辽宁工程技术大学测绘与地理科学学院,辽宁阜新123000）
摘要:随着高分辨率遥感图像越来越普及，传统的而向像元的图像分类方法不能满足对高分辨率遥感图像区
域分类的需求，高分辨率遥感图像对图像处理的软件与硬件都有了更高的要求，因此，出现了相较于面向像元有
着更高精度更为合理的面向对象分类方法，也更加适用于高分辨率遥感影像：本文通过采用面向对象分类的基
本方法，运用eCognition软件，以山东省胶州市地区遥感影像为例，进行多尺度分割和而向对象分类,并用E，：、V I
92
测绘与空间地理信息
分析目标,结合中心像素集合与周围地物丨丨标之间的区 别和联系，运川更丿川完整的纹理、集合等信息完成地物分 类。技术路线如图1所示。
CHEN Rui, ZHANG Jichao （School of Geomatics, Liaoning Technical University, Fuxin 123000, China）
Abstract: With the development of high resolution remote sensing image is more and more popular, the traditional pixel-based image cl assificalion rmethod can no longer meet our classificalion of high resolution remote sensing image , and image processing software and hardware of high resolution remote sensing image are needed higher requirements. Therefore, there is a method called object-oriented classification which is not only has higher accuracy and more reasonable than pixel-oriented, but also more suitable for high resolution remote sensing images. In this paper, by using the basic method of object-oriented classification, using eCognition software, the re mote sensing image of Jiaozhou in Shandong province is taken as an example to carry out multiresolution segmentation and object-ori ented classification. And do the supervised classification with ENVI, Visual interpretation accuracy evaluation, make analysis and evalualiori in different methods. The results show that the（）bje（：|-（）门cnled classification rnethod is more accurate and more reliable. Key words: eCognition ； multiresolution segmentation ； remote sensing images ； object-oriented ； Jiaozhou region classification
基于eCognition面向对象技术的高分辨率遥感影像土地利用分类——以
响。因为对于光谱特征上比较相近的地类 ，如果分割参数选
２ ０ １ ４ 年第 ８ 期 （ 总第 ９ ２期 ）
１ ３
表 ５ 最大 似 然法 分类 精度 评价 分析
结果 表 明 ，面 向对 象 的分类 方法得 到的总体 精 度为 ８ ８ ． ２ ５ ％，明显高于最大似然法 （ 总体精度为 ７ ４ ． １ ７ ％） ，分类 结果较为理想。 Ｋ Ａ Ｐ Ｐ Ａ系数是一种计算分类精度的方法 ， 系 数在 ０ ． ６ １ ～ ０ ． ８ ０ ， 则表明精度为高度 的一致性 （ ｓ ｕ ｂ ｓ ｔ ａ ｎ ｔ ｉ ａ １ ），
环境 科 学
Ｈ Ａ Ｉ Ｘ ｌ Ａ Ｋ Ｅ Ｘ Ｕ Ｅ
图 ２ 技术 流程 图
２ ． １建立分类层次
ｅ Ｃ ｏ ｇ ｎ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ 可 以根据 构 建 的类层 次 结构 对地 物 进行 逐级 分 层分 割 ，对 非 目标地 类进 行掩 膜 ，这 样就 避免 了其 它 目标
围 ‘ ｄａ ｓ ｓ ｅ ｓ
豳 ● 陆地 ；国 ● 非 值被 ● 道 路 ｏ 建 ｊ 地 ● 植被 ● 菜地园地 ０ 耕地 ；Ｏ 赫ａ 也 国 。 水体
河 藏
对当前 目标提取时的干扰 ，提高了分类精度 ，又极大地减少
ｉ
了每次分Байду номын сангаас所处理的分类单元数 ，提高了分类效率［ ６ Ｊ 。本研
城市道路信息提取方法探讨
第35卷第2期2019年6月测绘标准化Standardization of Surveying and MappingVol. 35No.2Jun.2019城市道路信息提取方法探讨马婵1马润霞2（1•西安科技大学测绘科学与技术学院陕西西安710054；2,自然资源部大地测量数据处理中心陕西西安710054）On the Methods for Urban Road Information ExtractionMA Chan MA Runxia摘要:利用高分辨率遥感影像的高空间分辨率、高时间分辨率的特点，可较好地满足路线信息提取成果的需求。
提出一种基于面向对象分类的城市道路提取方法。
首先，进行面向对象分类并提取道路中心线；然后，利用MATLAB二值化处理及调用MATLAB细化函数等相关操作清除非道路区域，优化道路;最后,通过建立缓冲区提取城市道路信息，提取较理想的初始道路网络。
这种道路提取方法可为基于遥感图像提取道路信息提供借鉴。
关键词:道路提取;面向对象分类;二值化处理;缓冲区分析；MATLAB中图法分类号:P237.2；P283.2随着传感器的发展,遥感影像分辨率进一步提高,遥感影像的应用也越来越广，影像中所包含的数据信息已成为研究的热点。
城市道路是遥感影像中的一个重要地物,表现形式非常复杂,主次干道的宽窄不一，道路段间的材质不同,在遥感影像中呈现的光谱特征有所不同。
传感器在成像过程中，因传感器、地理位置等要素,造成道路信息提取不够完整,给路线的自动化获取带来了极大的难题。
目前，提取道路信息采用的方法都存在人工干预过多的情况,且很多算法还不完整，因而对道路提取相关问题进行研究仍有非常重要的意义。
刘俊⑴等提出基于多标准的差异分辨率遥感影像路线提取办法。
施海亮⑵等论述了城市遥感影像中路线提取的特点，以及当今道路特征提取的一些研究成果。
徐天才⑶等采用形态学细化算法，对图像进行二值化操作后,使用栅格数据中的细化操作,提高了线提取精度及计算效率，然后利用模糊Hough变换算法提取遥感图像中的城市道路。
基于高分辨率遥感影像的城市建筑目标提取研究
基于高分辨率遥感影像的城市建筑目标提取研究韩权卫 ,孙越 ,龚威平( 国家测绘局地图技术审查中心,北京100048; 住房和城乡建设部城乡规划管理中心,北京100835)收稿日期:2009-12-24修订日期:2010-01-20基金项目:国家十一五科技支撑计划课题!城镇体系规划监测关键技术研究∀(编号:2006BA J14B02),住房城乡建设部研究开发项目!海量数据遥感数据库支撑下的城市规划动态监测系统研究∀(编号:2008-k9-12)。
作者简介:韩权卫(1960~),男,研究方向:地图制图和GIS 。
E m ail:hanqw@sbsm.g 摘要:基于G eoeye 1高分辨率遥感影像,根据机场、大型公共建筑、污水处理厂3类建筑目标的光谱特征和形状特征,采用面向对象分类识别方法,并结合城市总体规划专题数据,对上述3类建筑目标进行提取实验。
实验表明,本文提出的技术路线对上述3类城市建筑目标提取具有较好的应用效果。
关键词:城市建筑目标;高分辨率遥感影像;面向对象;专题数据doi:10.3969/j.issn.1000-3177.2011.01.015中图分类号:T P79 文献标识码:A 文章编号:1000-3177(2011)113-0073-04Research on Extraction of Urban Constructions Based OnHigh Spatial Resolution Remote Sensing ImageHA N Q uan wei ,SU N Y ue ,G ON G W ei ping( M ap S up er v ision Center of SB SM ,Beij ing 100048;T he A dministration Center of Urban r ur al Planning Ministry of H ouse &Ur ban r ur al Develop ment,Beij ing 100835)Abstract:T his paper intr oduces an ex periment in w hich the a irpor t,big public const ruct ions and sewag e far ms ar e ex tracted based o n t he hig h spatial r eso lutio n r emote sensing image G eoEye 1.In processing,the spect ral and shape features of the three ur ban constructions and o bject o riented metho d,combined thematic infor mation of urban planning wer e used.It prov ed that the technical r oute this paper offered has a g oo d applicatio n effect o n the ex tractio n o f three urban constr uctio n featur es.Key words:urban construction o bjects;hig h reso lution remote sensing image;objected oriented method;thematic information data1 引 言随着遥感影像空间分辨率的不断提高,其在城市规划、建设和管理中的应用也越来越广;主要包括城市建设用地现状调查,园林绿化的现状调查和评价[1],城乡规划实施情况的动态监测,城市硬化地表格局特征研究[2],城市非正规垃圾场监测[3],以及在城市公共安全和灾害应急与评估中的应用等。
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基于eCognition的面向对象城市道路提取
基于面向对象思想，使用高分一号影像对赣州市开发区城市道路进行提取。
利用分水岭分割算法对影像进行分割后，通过水体和植被的特征提取出道路潜在区域，结合最能区别道路与其他地物的光谱特征和几何特征，利用eCognition的最邻近分类器提取出道路目标。
标签：面向对象；道路提取；影像分割；eCognition
引言
随着遥感科学技术的发展，高分辨率遥感数据越来越多，高分辨率能反映出丰富的地物细节与结构纹理信息。
道路信息是高分遥感影像上的重要地物信息之一，如何从海量的高分影像数据中提取出道路目标已经成为目前遥感领域研究的重点。
然而，随着现代社会的发展，城市建设的深入，遥感影像上反映的地物信息越来越丰富，影像上的地物细节也越来越复杂，道路目标更清晰，同时噪声也随之而来，极容易存在“同物异谱”及“同谱异物”现象，如建筑物，车辆等，这使得在高分影像中的道路提取难度也随之增大。
传统的道路提取方法都是基于像元及光谱信息来对影像进行分析处理，虽然近年来出现很多新的算法。
但从根本上还是从像元的角度分析遥感影像，不会考虑像元内部的纹理特征及像元间的关联信息，这样就很容易产生“胡椒盐现象”，从而提取的精度也不高；然而，面向对象的影像分析方法，通过结合多种影像特征，比如光谱特征、几何特征、纹理特征以及上下文特征综合分析往往能取得较基于像元提取的方法更高的精度。
因此将面向对象的方法应用到高分影像道路提取中能取得更高的研究意义及应用价值。
1 面向對象的道路提取方法
在高分辨率遥感图像道路自动提取的方法中，有很多方法需要先对道路进行整体粗提取，然后针对提取出的道路进行后处理来完善路网的结构。
本文的技术路线归根于这种设计思想和道路的四个影像特征（光谱特征、几何特征、上下文特征和拓扑特征）。
为了充分挖掘高分辨率影像中的道路特征，首先对图像进行预处理来消除部分噪声。
然后采用改进的分水岭算法进行图像分割获取影像对象，这是面向对象影像分析的必要环节。
在道路特征提取中采用了多尺度分析的方法，分别对主干道路和次要路段采用不同的灰度、长宽比等特征指标进行提取。
最后，采用拓扑连接和数学形态学方法处理道路提取过程中产生的道路中断并去除部分影像噪声，在更高层次上进一步完善道路提取的结果。
1.1 改进的分水岭分割算法
虽然分水岭的分割速度很快，但由于该算法对微弱边缘的敏感性较强，受噪声的影响分割结果存在过度分割现象。
这种分割结果存在大量的分割区域，不仅
增加后续分析的代价，而且过多的琐碎区域使得地物的形状特征也不能很好的应用，本文通过选择适当的局域同质性阈值、剔除局部极小值小面积区域、去除小斑块和区域合并来解决过分割问题。
1.2 面向对象的道路特征提取
面向对象的遥感信息提取方法主要是依据影像对象特征来描述地物目标的重要属性信息。
分水岭变换将图像分割为影像对象后可以得到比较完整的影像对象，但由于“异物同谱”现象的存在，道路对象还不能提取出来。
但是，道路影像对象在几何特征、辐射特征等方面与其他影像对象有很大的区别。
本文基于道路对象的辐射特征、几何特征和上下文特征，采用面向对象方法，对影像对象的特征因子做定量描述，进而提取道路信息。
2 面向对象的道路提取实验
选取江西省赣州市某城区为研究区，采用2016年5月30日的高分辨率遥感影像。
数据全色波段的分辨率是1米。
原图如图1所示。
在进行道路特征提取之前先对遥感影像进行一些预处理，其中包括直方图均衡化，中值滤波。
然后将全色影像与多光谱影像进行融合，对其进行分水岭变换，选择合适的阈值对分割结果进行同质性阈值合并，然后去除小斑块和区域合并，此时道路对象基本已经合并在一起，还需要综合利用多种特征将其与其他地物区分开。
因为植被、水体的光谱特征与道路的光谱特征差异较大，因此可以分别利用NDVI指数和NDWI指数去除植被、水体，提取出道路潜在区域。
选取6种光谱特征和几何特征进行试验建立道路特征知识库，分别为不对称性，密度，长宽比，面积，长度，矩形度。
由于不同等级道路的宽度和长度不一致，将研究区内的道路分为主干路和次要路，对其分别提取。
最终提取结果如图2所示。
3 结束语
从该结果可以看出，该提取方法基本能够较完善的提取出整个实验区的道路，可以看出面向对象方法具有比较大的优势，通过分水岭分割算法，将影像内的边缘信息完整检测出来，综合利用阈值合并和去除小斑块和区域合并极大地提高了信息提取质量。
最后利用多种道路特征区分道路和其他地物。
当然还有一些不足的地方，比如提取结果很以来分割质量，这也就需要道路能与背景地物能有较大的反差。
综合来看，利用面向对象的方法提取道路目标还是可行的。
参考文献
[1]张聪颖，田淑芳.基于ENVI Zoom面向对象的高分辨率影像的道路提取[D].中国地质大学（北京）地球科学与资源学院1001-8972.20
10.23.044.
[2]申真.基于面向对象的高分辨率遥感影像道路提取研究[D].江西理工大学，2012.
[3]蔡红.高分辨率遥感图像城市道路自动提取方法研究[D].中国地质大学（北京），2015.。