国内外遥感影像道路网提取方法研究现状

影像技术　２０１６年第２期　国内外遥感影像道路网　提取方法研究现状　李卫东　，陈永枫　，杨阳　，李润生　（１．第１５３医院信息科，郑州４５０００２；　４５０００１）　墨惑　器影　２．信息工程大学，郑州摘要：本文对现阶段国内遥感影像道路网提取现状进行了介绍，介绍了不同算法的特点，为后续道路网提取工　作奠定了理论基础。　关键词：道路网提取；遥感影像；道路交叉口　中图分类号：ＴＰ７５１　文献标识码：Ａ　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００１—０２７０．２０１６．０２．２０　１　引言　在过去近四十年中．国内外相关学者对半自动、　的提取方法、基于影像的提取方法、基于知识的提取　方法。　自动影像道路提取方法做了大量研究．许多道路提　取策略（算法）取得了令人满意的结果　这些提取算　２基于像素的道路网提取方法　基于像素的道路网提取方法主要从像素点中获　取信息来进行道路提取。通过检测线、边缘、脊线特　征来提取可能的道路点．然后把道路点连接成道路　段．最后对获得的道路段进行高等级处理获取道路　法综合利用不同遥感影像上道路所呈现的特征信息　制定满足特定任务需求的提取规则或策略．构建符　合道路特征的道路模型．一般而言．使用的道路特征　越丰富，提取结果越好。根据道路网提取过程中知识　网。还有一些学者在探索如何利用其他的像素级别　的信息．例如方向自适应滤波ｆＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　的使用程度，将高分辨率影像道路网提取分为三类：　①基于像素的道路网提取：②基于区域的道路网提　取；③基于知识的道路网提取。本文分别对三种方法　的基本原理及国内外研究现状进行分析总结．这部　分工作是后续展开研究的基础　在遥感影像道路网　Ｆｉｌｔｅｒｓ）、边界强度与方位信息（Ｍａｇｎｉｔｕｄｅ　ａｎｄ　Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ）等来进行道路网提取　徐天才（２０１２）利用Ｈｏｕｇｈ变换提取影像道路　网…，分别采用双边滤波与Ｈｏｕｇｈ变换、形态学与模　糊Ｈｏｕｇｈ变换两种方法提取道路网．取得了较好提　取效果。　周秋琳ｆ２０１３）采用基于区域的影像道路网自动　提取方法【５］。通过混合滤波器去噪、形态学影像分　割、边缘检测、道路特征提取、道路信息后处理等过　程完成道路网的提取　Ｒｕｉｚ和Ｒｕｂｉｏ等（２０１１）提出了一种基于纹理特　征描述的自动道路交叉Ｅｌ位置检测方法Ⅲ．通过机　器学习的方法对不同区域交叉口样本影像进行学　提取中。准确地对交叉口位置定位可显著提高道路　网提取的精度和效率　在中低分辨率道路网提取任　务中．交叉口被看作连接３个或更多道路分支的点对　象．在高分辨率影像中．交叉口是具有一定形状的面　对象。无法用点对象对其描述表达。针对高分辨率影　像的道路交叉口提取方法研究是高分辨率遥感影像　处理应用领域的难点问题．也是长期被研究者忽略　的问题　对道路交叉口进行检测是算法的基础和关　键．目前道路交叉口提取方法可分为三类：基于道路　收稿１３期：２０１５—０８—０７　２０１６年第２期　影像技术　习．获取交叉口纹理特征分布特点．然后利用纹理特　征描述对影像进行分割．通过计算分割区域中心轴　线交点获取交叉口位置　路段评判等步骤构建整幅影像道路网拓扑结构　周昀罡（２０１３）采用基于知识和面向对象的方法　提取道路信息＿１０］，算法通过对影像进行预处理、道路　知识发现、面向对象影像分割、道路识别完成道路信　息提取工作　上述三种道路网提取方法并不是相互的．　Ｌｉ￣Ｉ１Ｂｒｉｇｇｓ（２０１２）采用基于道路的方法提取高　分辨率影像交叉口［２３，在影像分割基础上利用道路　几何特征与宽度不变特征筛选道路段．然后将道路　段交点作为道路交叉Ｅｌ　张伟伟和毛政元（２０１２）提　出基￣：Ｈｏｕｇｈ变换的影像道路交叉口提取方法．通　过提取同质区域、去除干扰因素地物、Ｈｏｕｇｈ直线变　换、求直线交点等步骤完成交叉口的定位。　高分辨率影像上场景复杂．路面干扰因素多．提取道　路网时经常需根据影像特征、道路特征融合使用多　种算法、多种理论才能取得理想效果。　参考文献：　［１］Ｒｕｉｚ　Ｊ．Ｊ．，Ｒｕｂｉｏ　Ｔ．Ｊ．，Ｕｒｅｎａ　Ｍ．Ａ．Ａｕｔｏｍａｔｉｃ　Ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｒｏａｄ　Ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｓ　ｆｒｏｍ　Ｉｍａｇｅｓ　Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　Ｔｅｘｔｕｒｅ　３基于区域的道路网提取方法　基于区域的道路网提取方法首先对图像进行分　割或分类．然后把分割得到的区域按照一定的规则　不断细化筛选．最终得到道路网。　Ｃｈａｒａｃｔｅｉｒｚａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｓｕｒｖｅｙ　Ｒｅｖ，２０１　１，４３（３２１）：２１２—２２５．　［２］Ｌｉ　Ｙ，Ｂｒｉｇｇｓ　Ｒ．Ａｎ　Ａｕｔｏｍａｔｅｄ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｆｏｒ　Ｉｍａｇｅ—ｔｏ－Ｖｅｃｔｏｒ　Ｇｅｏｒｅｆｅｒｅｎｃｉｎｇ［Ｊ］．Ｃａｒｔｏｇｒａｐｈｙ　ａｎｄ　Ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃ　Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ　Ｓｃｉｅｎｃｅ，２０１２，３９（４）：１９９－２１７．　［３］张伟伟，毛政元．一种面向高空间分辨率遥感影像的路１３　周安发（２０１２）对高分辨率影像城区道路网提取　进行研究　．在影像分割基础上运用形态学方法对　道路形状特征进行提取．然后对提取结果进行细化、　道路段连接等后处理步骤完成道路网的提取　许高程等（２０１２）采用面向对象的思想自动提取　高分辨率影像道路［７］。通过多尺度影像分割、面向对　象分类、分类结果优化等步骤完成道路自动提取。　汪夕明（２０１２）对高分辨率影像上纵横道路与多　方向道路进行研究［８］．根据两种类型道路特点采取　自动定位新方法［Ｊ］．国土资源遥感，２０１２，１（３）：１３—１６．　［４］徐天才．高分辨率影像城市道路提取算法研究［Ｄ］．长沙：　中南大学．２０ｌ２．　『５１周秋琳．顾及几何特征的数学形态学高分辨率遥感道路提　取方法研究ｆＤ］．长沙：中南大学，２０１３．　［６］周安发．高分辨率遥感影像城区道路提取方法研究［Ｄ］．长　沙：中南大学．２０１２．　［７］许高程，毕建涛，王星星，屈鸿钧．面向对象的高分辨率遥　相应提取策略，并分别利用形态学重构、均值漂移、　阴影检测等方法对路面场景存在干扰因素时处理策　略进行了分析研究，取得了理想的提取效果。　感影像道路自动提取实验［Ｊ］．遥感信息，２０１２，２：１０８—１１０．　ｆ８］汪夕明．遥感影像道路提取方法研究与实现［Ｄ］．北京：清　华大学．２０１２．　４基于知识的道路网提取方法　袁丛洲等（２０１２）根据影像道路拓扑关系构建道　ｆ９］袁丛洲，张金芳，彭进．高分辨率遥感影像道路线性要素识　别［Ｊ］．计算机工程与应用，２０１２，４８（１８）：１４２—１４７．　［１０］周昀罡．基于知识的道路信息提取方法研究［Ｄ］．成都：四　川师范大学．２０１３．　－··●－。◆－◆－◆·◆。◆－　。◆·◆＿◆－··●－。◆－◆·●。　路网［　，通过线特征提取、线要素拓扑关系创建、道　◆·◆－◆。◆。◆。◆－◆（上接第４３页）尽可能延缓或避免人工关节置换。　［３］刘吉华，高振华，徐爱德等．早期成人股骨头缺血坏死的影　像学对比研究及检查途径探讨［Ｊ］．中华放射学杂志，　参考文献：　［１］宋维通，李忠，李旭明等．股骨头缺血坏死ＣＴ和ＭＲＩ诊断的　２００４，３８（３１：２４４—２４８．　ｆ４］刘吉鹏．张书钦，陈卫衡等．早期股骨头坏死影像表现特点　Ｍｅｔａ分析［Ｊ］．实用放射学杂志，２０１０，２６（２）：１７８—１８１．　［２］￣０１吉华，高振华，徐爱德等．早期成人股骨头缺血坏死的　ＭＲＩ研究［Ｊ］．医学影像学杂志，２００４，１４（３）：２１３—２１６．　及鉴别诊断［Ｊ］．中国骨伤，２０１０，２３（５）：３４４—３４８．　［５］田青松，周游，李新志等．早期股骨头坏死的诊疗进展［Ｊ］．　实用医学杂志，２０１４，４３（１８）：２８６９—２８７１．　４５