一种结合线段方向和形态学差分的遥感图像机场提取方法技术

本发明专利技术公开了一种结合线段方向和形态学差分的遥感图像机场提取方法，属于遥感图像处理领域。其包括以下步骤：获取亮度图；获取机场长边所处的方向，计算其垂直方向；构建多尺度线性结构元素集合；对亮度图进行形态学运算，得到顶帽运算图集合；计算差分形态学图；计算机场方向和其垂直方向的差分形态学图，获得机场强度图；利用机场强度图获取图像分割阈值，并获取机场二值图；对机场二值图进行后处理，得到最终的机场目标区域。本发明专利技术可利用机场的几何特征和目标与周围像素光谱差异性，识别遥感图像中的机场范围，为机场识别提供可靠的技术支撑。术支撑。术支撑。

【技术实现步骤摘要】
一种结合线段方向和形态学差分的遥感图像机场提取方法


[0001]本专利技术属于遥感图像处理
，具体涉及一种结合线段方向和形态学差分的遥感图像机场提取方法。

技术介绍

[0002]随着遥感卫星技术的快速发展，遥感影像的空间和时间分辨率越来越高，使得遥感的实效性和实用性大大提高，且民用遥感正在逐步走向大众视野。机场作为一种重要的国民经济交通枢纽和军事基础设施，其位置提取和边界划分具有重要意义。
[0003]机场在高分辨率遥感影像上具有较明显的光谱和几何特征，其光谱灰度值通常情况下比周围地物大，且大多机场呈矩形状分布，且由多条跑道组成。许多研究和专利均基于机场亮度特征和直线特征提取机场，取得一定可观的效果。但这些方法很少利用机场与周围地物之间光谱特征差异信息，且机场不同方向上的光谱信息差异一直未受到关注。因此，基于形态学方法，如何在高分辨率遥感影像上提取有效的机场成为现有技术中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种结合线段方向和形态学差分的遥感图像机场提取方法，其可利用机场的几何特征和目标与周围像素光谱差异性，识别遥感图像中的机场范围，为机场识别提供可靠的技术支撑。
[0005]本专利技术采用的技术方案为：
[0006]一种结合线段方向和形态学差分的遥感图像机场提取方法，包括以下步骤：
[0007]步骤1，对多光谱遥感影像处理，取可见光三个波段最大值，获取亮度图b
m
；
[0008]步骤2，获取机场长边所处的方向d，并计算其垂直的方向d
⊥
；
[0009]步骤3，构建多尺度线性结构元素集合L
angle
；
[0010]步骤4，利用结构元素集合L
angle
中的每一个结构元素对亮度图b
m
进行形态学运算，得到顶帽运算图集合
[0011]步骤5，依据顶帽运算图集合计算差分形态学图D
angle
；
[0012]步骤6，分别计算机场方向和其垂直方向的差分形态学图D
d
和归一化后求其加权差，获得机场强度图
[0013]步骤7，利用机场强度图获取图像分割阈值T，并获取机场二值图I；
[0014]步骤8，对机场二值图I进行后处理，得到最终的机场目标区域I
post
。
[0015]进一步地，步骤2中垂直方向d
⊥
的计算方式如下：
[0016][0017]进一步地，步骤3中构建的多尺度线性结构元素集合L
angle
的方式如下：
[0018][0019][0020]其中，s
min
和s
max
分别表示构建线性结构元素集合的最小尺度和最大尺度，Δs为尺度间隔，n为划分出的尺度间隔，int()为取整函数；表示尺度为s，角度为angle的线性结构元素。
[0021]进一步地，步骤4中顶帽运算图集合的计算方式如下：
[0022][0023][0024]其中，imopen(*)表示对图像求形态学开运算，表示以为结构元素对图像求顶帽运算。
[0025]进一步地，步骤5的具体方式为：
[0026]首先计算相邻尺度形态学处理后图的差
[0027][0028]则差分形态学图D
angle
的计算方法为：
[0029][0030]其中，s
i
表示第i个尺度，q表示中包含的所有顶帽运算图的个数。
[0031]进一步地，步骤6中机场强度图的计算方法如下：
[0032][0033]其中，nor()表示对图像进行归一化。
[0034]进一步地，步骤7中机场二值图I的计算方法如下：
[0035][0036][0037]其中，mean()和std()分别表示对图像灰度值求均值和方差，a表示调节系数。
[0038]进一步地，步骤8中机场目标区域I
post
的计算方式如下：
[0039]I
post
＝imopen(imclose(I))
[0040]其中，imopen()和imclose()分别表示对图进行开运算和闭运算。
[0041]本专利技术具有如下有益效果：
[0042](1)本专利技术提出了结合线段方向和形态学差分的遥感图像机场提取方法，在不需要训练样本的情况下，可以有效提取遥感图像中的机场线段。
[0043](2)应用本专利技术方法可以有效提取机场的轮廓范围，为遥感图像的机场检测提供
技术支撑。
附图说明
[0044]图1为机场线段提取方法的原理示意图。
具体实施方式
[0045]下面结合附图及具体实施方式对本专利技术做进一步详细的说明。
[0046]一种结合线段方向和形态学差分的遥感图像机场提取方法，包括以下步骤：
[0047]步骤1，对多光谱遥感影像处理，取可见光三个波段最大值，获取亮度图b
m
，计算方式如下：
[0048]b
m
＝max[R,G,B][0049]式中，R、G和B分别表示可见光的三波段，max[*]表示按照位置求各元素的灰度最大值。
[0050]步骤2，获取机场长边所处的方向d，则机场长边的垂直方向d
⊥
的计算方式如下：
[0051][0052]步骤3，构建多尺度线性结构元素集合L
angle
的表达方式如下：
[0053][0054][0055]其中，s
min
和s
max
分别表示构建线性结构元素集合的最小尺度和最大尺度，Δs为尺度间隔，n为划分出的尺度间隔，int()为取整函数；表示由尺度为s，角度为angle的线性结构元素。
[0056]步骤4，利用结构元素集合L
angle
中的每一个结构元素对亮度图b
m
进行形态学运算，得到顶帽运算图集合其计算方式如下：
[0057][0058][0059]其中，imopen(*)表示对图像求形态学开运算，表示以为结构元素对图像求顶帽运算。
[0060]步骤5，依据顶帽运算图集合首先需要计算相邻尺度形态学处理后图的差
[0061][0062]则差分形态学图D
angle
的计算方法为：
[0063][0064]其中，s
i
表示第i个尺度，q表示中包含的所有顶帽运算图的个数。
[0065]步骤6，分别计算机场方向和其垂直方向的差分形态学图D
d
和归一化后并求其加权差获得机场强度图其计算方法如下：
[0066][0067]其中，nor()表示对图像进行归一化。
[0068]步骤7，利用机场强度图获取图像分割阈值T，并获取机场二值图I，机场二值图像的计算方法如下本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结合线段方向和形态学差分的遥感图像机场提取方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1，对多光谱遥感影像处理，取可见光三个波段最大值，获取亮度图b
m
；步骤2，获取机场长边所处的方向d，并计算其垂直的方向d
⊥
；步骤3，构建多尺度线性结构元素集合L
angle
；步骤4，利用结构元素集合L
angle
中的每一个结构元素对亮度图b
m
进行形态学运算，得到顶帽运算图集合步骤5，依据顶帽运算图集合计算差分形态学图D
angle
；步骤6，分别计算机场方向和其垂直方向的差分形态学图D
d
和归一化后求其加权差，获得机场强度图步骤7，利用机场强度图获取图像分割阈值T，并获取机场二值图I；步骤8，对机场二值图I进行后处理，得到最终的机场目标区域I
post
。2.根据权利要求1所述的一种结合线段方向和形态学差分的遥感图像机场提取方法，其特征在于，步骤2中垂直方向d
⊥
的计算方式如下：3.根据权利要求2所述的一种结合线段方向和形态学差分的遥感图像机场提取方法，其特征在于，步骤3中构建的多尺度线性结构元素集合L
angle
的方式如下：的方式如下：其中，s
...

【专利技术属性】
技术研发人员：常晓宇，王敏，王港，刘宇，张晓男，郭争强，谢鑫浩，孙方德，朱进，陈金勇，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第五十四研究所，
类型：发明
国别省市：