一种利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法技术

本发明专利技术公开了一种利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法，利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法，利用地理实体要素信息，将地理信息数据资源的先验知识信息应用于遥感影像数据的裁切与镶嵌，有效提高镶嵌边界线与自然地物边界的贴合，保证在合成的DOM影像中地物对象的完整性。同时，利用地理实体要素信息，确定遥感影像分割和镶嵌的单元，建设面向对象的实体影像数据库，开放DOM生产工艺流程，以实体对象为更新目标，进行影像的微分纠正、图斑分割、数据管理和影像镶嵌，能有效提高DOM数据生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法
本专利技术属于影像镶嵌方法
，具体涉及一种利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法。
技术介绍
遥感影像数据应用中，对航空(或航天)相片进行数字微分纠正和镶嵌，并按一定图幅范围裁剪，生成同时具有地图几何精度和影像特征的图像，通常称为数字正射影像图(DOM)。DOM具有精度高、信息丰富、直观逼真、获取快捷等优点，在影像图制作、地图分析背景、专题信息提取等方向具有非常广泛应用。为了保障遥感影像数据的现势性，要求DOM生产周期尽可能短，数据质量尽可能高。随着POS辅助空中三角测量、多核CPU浮点运算、多核GPU并行运算、系统分布式集群处理模式、以及相关商业软件成熟可靠的算法，从空中三角测量，到DEM创建，再到数字微分纠正，以及DOM分幅等流程节点的自动化程度和效率都比之前有了大幅度的提高。但是影像镶嵌的过程依旧需要大量人工修补作业的工作量，自动化难度大，因此DOM数据生产的效率问题依然突出。相关DOM数据镶嵌的研究主要是集中在镶嵌线的自动化生成算法上，对一组具有重叠区域的数字影像，基于灰度差异和梯度确定每幅影像对最终镶嵌影像的有效贡献区域，并使相邻影像的有效镶嵌区域无缝衔接，即不出现重叠像素区域和无有效像素的区域。孙明伟等公开了一种自动确定正射影像镶嵌线并进行正射影像自动无缝镶嵌的方法，该方法利用蚁群算法的正反馈，群体智能的启发式搜索特性，在差值图像中选择避开障碍区域的最优路径，即得到两幅待拼接正射影像的镶嵌线，利用镶嵌线将正射影像对进行镶嵌融合，实现正射影像自动无缝镶嵌；钟灿等提出了一种基于极小化极大算法的正射影像镶嵌线搜索的方法，采用贪心法搜索方法，结合改进后的极小化极大算法，进行影像镶嵌线的搜索；孙杰等针对LiDAR正射影像提出了利用改进的A＊算法自动避开障碍区域选择一条最优化镶嵌线的智能优化方案；马东岭等论述了将待镶嵌的相邻正射影像对根据地面坐标计算出它们在重叠区域的差值图像，通过外方位元素生成一条初始镶嵌线，并根据蚁群算法在重叠区域的差值图像上沿着初始镶嵌线在起点至终点选择一条最佳的路径避开房屋等高大地物，保存为最优镶嵌线的方法，实现大比例尺与城市地区的正射影像智能镶嵌；陈继溢等针对高分辨率遥感影像提出了一种基于最优生成树的镶嵌线快速智能检测方法。该方法利用影像亮度差异和梯度构建重叠区域差分影像并视其为带权无向图，以Bottleneck模型为基础，采用最优生成树生成方法智能检测最佳镶嵌线。然而，这些利用图像特征计算镶嵌边界的算法无法在大区域范围内保证线与自然地物边界重叠，依旧时常会出现镶嵌线穿过自然地物对象的情况。
技术实现思路
专利技术目的：针对上述现有技术存在的不足，本专利技术的目的是提供一种利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法，有效提高镶嵌边界线与自然地物边界的贴合，保证在合成的DOM影像中地物对象的完整性。技术方案：为了实现上述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案为：一种利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法，步骤如下：1)首先利用已有的地理实体要素数据，提取影像分割单元，存储为矢量数据格式；记录每个分割单元对应的可被分割的影像数据源；依据考虑成像方式的镶嵌规则，标记自动化处理流程中的默认最优的对应数据源；当默认有限的数据源无法满足应用需求时，可以从分割单元对应的其余数据源中选取；2)使用分割单元图斑以及标记的最优数据源，对经过空三加密和地形微分纠正后的单片正射影像数据进行目标影像的裁切和分割，形成影像更新图斑；生成的影像图斑以GeoTIFF的文件方式存储在文件系统中，文件命名规则为“分割单元ID标识_被分割的数据源原始文件名”；同时建立实体对象、图幅、数据源、分割后单元影像文件之间的索引，在MongDB半结构化的数据库中存储；3)以图幅为单位，读取相关地理实体单元影像文件，经过羽化处理，进行自动拼接，并且使用图幅范围进行切割，最终生成完整的单图幅DOM成果。步骤1)中，地理实体要素数据包括地理国情土地利用土地覆盖、道路线网数据。步骤1)中，提取影像分割单元应顾及遥感影像单幅影像覆盖范围、计算效率及分割后单元影像质量。步骤1)中，存储为矢量数据格式为shapefiles。步骤1)中，记录每个分割单元对应的可被分割的影像数据源，考虑到数据源的采集方式，相邻的有30％到60％的重叠区域，一个分割单元可对应1到4幅影像数据源。提取实体边线的原则为：a)首先应尽量选择线状地物构建镶嵌区域的骨架线，从而将整个区域分为形态较为规则的小范围地块；b)当遇到立交桥、高架路、管线等架空地物对象时应尽量避让，不利用这些地物构建镶嵌线，客观上避不开时可在镶嵌完毕后的影像成果中再进行二次编辑处理，以保证地物的连续性且不变形；c)在地块内部可利用植被和城镇建造类型的地物再划分地物对象，细化镶嵌线的构造；d)实体对象，即影像分割单元，不应精度太高太琐碎，这样会增加影像镶嵌的处理速度，但同时面积或者长度不应当超过两幅影像重复区域范围，这样可以保证分割裁切实体对象时对象的完整性。所述的利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法，采用多任务并行影像镶嵌处理快速地完成影像裁切和合并的计算过程；所述的多任务并行影像镶嵌是将一个“巨大”的裁切和合并任务拆分成多个子任务，并开启多个进程，每个计算节点自动领取切图子任务并执行。所述的多任务镶嵌处理支持单机多任务和多机多任务。有益效果：与现有技术中完全基于影像灰度差异和梯度、影像匹配接边纠正、地理特征分析，以及数学模型算法应用等自动选择推算镶嵌线的方法相比，本专利技术的利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法，利用地理实体要素信息，将地理信息数据资源的先验知识信息应用于遥感影像数据的裁切与镶嵌，有效提高镶嵌边界线与自然地物边界的贴合，保证在合成的DOM影像中地物对象的完整性。同时，利用地理实体要素信息，确定遥感影像分割和镶嵌的单元，建设面向对象的实体影像数据库，开放DOM生产工艺流程，以实体对象为更新目标，进行影像的微分纠正、图斑分割、数据管理和影像镶嵌，能有效提高DOM数据生产效率。附图说明图1是地理实体要素与待裁切影像数据源的对应关系图；图2是实体对象分割影像数据存储的索引关系图；图3是多任务并行镶嵌数据处理图；图4是影像单片与地理实体拓扑计算结果图；图5是自动镶嵌处理后生成的影像成果叠加实体镶嵌线图。具体实施方式下面结合具体实施例对本专利技术做进一步的说明。实施例1地理实体是现实世界中独立存在、可以唯一性标识的自然或人工地物。地理实体要素是对地球表面上一定时间内分布的复杂地物、现象和事件的空间位置、属性特征以及它们相互的空间关系进行抽象简化表达的结果，包括表示地球表面自然形态的地貌、水系、植被和土壤等自然地理要素，以及与人类在生产活动中改造自然界所形成的居民地、道路网、通讯设备、工农业设施和行政标志等社会经济要素。已有的地形图测绘和地理国情普查等测绘成果，都是对地理实体对象的空间信息表达。地理实体要素是采用面向对象的构模方法，是以点、线、面几何图元为空间数据表达与分类分层组织的基本单元。地理实体要素可以进行唯一的空间位置信息标识、分类标识与生命周期标识，可实现信息内容分类分级与管理。具有唯一的地理实体标识，可以通过地理实体标识实现地理实体与相关社会经济、自然资源信息的挂接，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法，其特征在于，步骤如下：1)首先利用已有的地理实体要素数据，提取影像分割单元，存储为矢量数据格式；记录每个分割单元对应的可被分割的影像数据源；依据考虑成像方式的镶嵌规则，标记自动化处理流程中的默认最优的对应数据源；当默认有限的数据源无法满足应用需求时，可以从分割单元对应的其余数据源中选取；2)使用分割单元图斑以及标记的最优数据源，对经过空三加密和地形微分纠正后的单片正射影像数据进行目标影像的裁切和分割，形成影像更新图斑；生成的影像图斑以GeoTIFF的文件方式存储在文件系统中，文件命名规则为“分割单元ID标识_被分割的数据源原始文件名”；同时建立实体对象、图幅、数据源、分割后单元影像文件之间的索引，在MongDB半结构化的数据库中存储；3)以图幅为单位，读取相关地理实体单元影像文件，经过羽化处理，进行自动拼接，并且使用图幅范围进行切割，最终生成完整的单图幅DOM成果。

【技术特征摘要】
1.一种利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法，其特征在于，步骤如下：1)首先利用已有的地理实体要素数据，提取影像分割单元，存储为矢量数据格式；记录每个分割单元对应的可被分割的影像数据源；依据考虑成像方式的镶嵌规则，标记自动化处理流程中的默认最优的对应数据源；当默认有限的数据源无法满足应用需求时，可以从分割单元对应的其余数据源中选取；2)使用分割单元图斑以及标记的最优数据源，对经过空三加密和地形微分纠正后的单片正射影像数据进行目标影像的裁切和分割，形成影像更新图斑；生成的影像图斑以GeoTIFF的文件方式存储在文件系统中，文件命名规则为“分割单元ID标识_被分割的数据源原始文件名”；同时建立实体对象、图幅、数据源、分割后单元影像文件之间的索引，在MongDB半结构化的数据库中存储；3)以图幅为单位，读取相关地理实体单元影像文件，经过羽化处理，进行自动拼接，并且使用图幅范围进行切割，最终生成完整的单图幅DOM成果。2.根据权利要求1所述的利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法，其特征在于，步骤1)中，地理实体要素数据包括地理国情土地利用土地覆盖、道路线网数据。3.根据权利要求1所述的利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法，其特征在于，步骤1)中，提取影像分割单元应顾及遥感影像单幅影像覆盖范围、计算效率及分割后单元影像质量。4.根据权利要求1所述的利用地理实体要素信息的影像镶嵌方法，其特征在于，步骤1)中，存储为矢量数据格式为sh...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋玉兵，孙敏，张光伟，王朝辉，羌鑫林，王训霞，王继，刘贵兵，
申请(专利权)人：江苏省测绘工程院，南京红砖时空信息科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32