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当前越来越多的领域(例如城市遥感,城市规划,军事和国防等)需要准确及时的建筑物高度信息,传统的基础测绘信息难以满足需求。随着高分辨率卫星遥感系统投入商业运行,实时、高精度、可靠的遥感数据越来越受到重视,从高分辨率、多时相遥感数据中提取建筑物信息必将成为城市数字化的重要信息来源,因此也必将促使各种信息提取技术的出现和发展。
本文综述了利用图像阴影信息提取建筑物高度的方法,分析了不同成像条件下阴影长度与建筑物实际高度的关系。在此基础上利用单幅遥感影像的阴影信息结合建筑物的阴影特征,提出了一种提取建筑物高度信息的方法,并以此为基础提高正射影像的精度。论文分析了影像上的阴影长度与太阳高度角、方位角的关系,以及与卫星高度角、方位角的关系,从而提出了建筑物高度与垂直于建筑物走向的阴影长度之间的计算公式。
阴影提取的好坏直接影响建筑物高度的计算精度。本文利用K-L变换及监督分类进行图像分割,再应用二值图像边缘提取技术,提取出建筑物阴影,采用统计平均法计算阴影长度再根据阴影确定建筑物高度。用本文提出的方法以湖北省武汉市IKONOS影像为数据源做实验,对17个随机样本进行了考察验证,建筑物高度均误差是1.02米,表明此方法是实用可行的。然后利用实验结果提高正射影像的精度。本研究对于城市遥感具有重要的理论依据和实践意义。
本文的研究内容及结构安排如下:
第一章,首先介绍遥感技术的发展现状,然后阐述了本选题的目的和研究思路及研究现状,最后介绍了本文的主要研究工作、技术路线及内容安排。
第二章,叙述了利用阴影信息获取建筑物高度的原理,分析在不同成像条件下建筑物阴影长度与其高度的关系及计算模型。
第三章,阐述了阴影是如何形成的,以及阴影的几何和光谱特征。
第四章,针对选择的实验区,采用基于K-L变换的阴影检测方法检测出阴影范围,并用形态学方法进行阴影边缘的提取,从而提取出阴影区域并获得阴影的长度信息。
第五章,利用上章的计算结果,根据第二章中阴影长度与建筑物高度的关系模型,计算出建筑物的实际高度,并进行精度评价。
最后一章是总结和展望,总结本文的研究内容和结果,提出存在的问题,并对进一步研究趋势和方向作了展望。