高分辨率遙感影像的建筑物提取方法研究綜述

谷勝濤

摘 要：隨著現代科技的進步以及航空航天技術的發展，人們得到的遙感影像空間分辨率不斷提升，并在實際生活中獲得大面積普及機會，也成為遙感領域研究的重點方向之一。作為人們日常生活中最常見的人工地物，建筑物已經成為城市化發展的標志，利用高分辨率遙感影像提取建筑物數據信息，已成為當下較為熱門的技術方式，能為智慧城市建設、城市土地利用、基礎設施建設等多方面提供準確地信息數據服務。本文主要分析高分辨率遙感影像建筑物提取方法，以供參考。

關鍵詞：高分辨率;遙感影像;建筑物提取方法研究綜述

引言：

隨著遙感技術的進步，光學衛星影響的分辨率不斷提升，能夠更為明顯的反映出地物的光譜特征，使其結構、紋理、形狀、細節等表現的更為突出。自上個世紀九十年代開始，該技術便逐漸擴大使用范圍，在民用、商用等方面表現出較為顯著的應用優勢，尤其是對土地管理、資源調查、地圖更新、環境監測、土地管理、災害評估等多個方面應用較多，成為有關部門獲取地理空間數據、信息等獲取與不斷更新的正確途徑。

一、高分辨率遙感影像的建筑物提取方法

（一）低層特征建筑物

在對建筑物進行提取過程中，應當利用高分辨率遙感影像中呈現出的具體光譜、邊緣、形狀與結構等特征為基礎，以便能夠保證其提取的質量。

（1）幾何特征

若建筑物本身表現出較為明顯的幾何特征，那么便可以直接通過其輪廓信息的處理，進而完成對建筑物的提取工作。因為大部分建筑物的外在輪廓本身較為鮮明，多半是規則的形狀，整體呈現出矩形、或是直接由多個矩形構成，因此，也可以直接在影像中提取直線信息，以此為基礎完成建筑物的提取。

（2）屋頂建筑材料

由于建筑物屋頂使用的材料類型較多，因此，建筑物內的光譜會表現出特征不均勻的問題，若建筑物不同，其光譜的差異性也會較大。但同其他地物相比較而言，建筑物仍舊表現出較高的亮度，與其周圍環境反差較大，表現出獨屬于建筑物的光譜、結構等特征。

（二）高程信息建筑物

結合高程信息內容完成對于建筑物的提取工作，能有效分離地面點與非地面店點，從中區分出那些屬于建筑物的重要部分，之后再將其與高分辨率遙感影像相結合，提取其中的光譜、邊緣信息內容，最終實現建筑物的完美提取。實現這種提取方式的重要性在要基金研究區域內所包含的影像數據、高程數據等內容，這會導致該方法在實際應用過程中可能會面臨較多的局限性，與此同時，利用機載LiDAR得到即將研究區域的高程數據，也會導致整個研究、應用過程會消耗較大的成本。

（三）陰影信息建筑物

在高分辨率遙感影像中，建筑物的影像常常會有各種陰影伴隨，利用建筑物與陰影的關系，便可以更好地完成建筑物提取工作。將陰影信息當做輔助物完成建筑物的提取工作，能夠更好地分辨出影像中的建筑物，能將建筑物與道路、廣場更好地分割開來，能有效提升最終提取結果的準確性，最大程度避免提取過程中出現偏差與問題[1]。

（四）面向對象建筑物

面向對象影像分析技術提取面向對象建筑物數據信息的具體方式，以影像的低層特征為基礎進行多尺度分割，之后將其作為基本單元結合影像中的表現，利用影像對象特征屬性識別并對其對象進行處理，進而滿足建筑物提取的要求。面向對象的提取方法主要是以對象作為最基本的單元條件，從而能有效避免高分辨率遙感影像中可能存在較多對建筑物提取工作產生影響的與干擾的部分，還可以發揮影響光譜、形狀等低層特征的信息提取相關建筑物數據信息內容。

二、建筑物影響處理方式

（一）色彩一致性處理

光照不均勻是高分辨率遙感影像中常見的現象，是其降質的常見情況，會導致影像背景的光亮呈現不均勻狀態，導致地物細節上的各類信息模糊化處理，嚴重影響對其具體影響的解譯工作。因此，為有效解決該問題，提高影像中建筑物提取的精確度，一般會選擇使用色彩一致性處理方式對其進行處理。傳統的色彩一致性處理方法會導致影像中的地物顏色失去原本的真實感，因此，應當以色調保持為基礎使用色彩一致性處理方式。具體的處理過程為：首先，需要將輸入的影像內容從RGB轉化成為HSV，之后小波域的增強影像亮度、飽和度。在對其進行小波分解之后以高頻分量增強、次高頻分量保持、低頻分量抑制的方式完成處理工作。對于部分因為薄云影響而出現的不均勻光照情況，應當從實際的成像機理出發，結合其具體的特點（飽和度較低、亮度較高、對比度校對）進行改進，使其能利用色彩一致性處理方式完成對影像的針對性處理[2]。

（二）視覺注意機制處理

（1）面向對象的建筑區

對城市進行研究過程中最重要的便是建筑區，為了能夠保證研究效率不斷提升，降低其消耗的成本，應當發揮遙感技術的作用，完成相關信息的提取，還可以將其當做是建筑物的輔助場景。在高分辨率遙感影像中，建筑區本身也會表現出較為明顯的紋理性特征。我們可以利用影像中表現出的紋理性狀態研究其描述方法，而后將其紋理特征作為底層特征，利用視覺注意模型模擬人類視覺系統對環境感知的具體過程，進而分析其計算方法，最后對其進行多尺度分割，從而完成建筑區高分辨率遙感影像的提取。

（2）面向對象的建筑物

作為人們日常生活起居不可避免的環境，建筑物已經成為遙感影像中極為重要的人工地物。隨著高分辨率的普及與研究，其遙感影響的信息已經成為當下城市建設發展的重要參考依據。在影像資料信息中，建筑物往往會表現出強邊緣、高亮度、紋理明顯等較為顯著的特點，因此，這個處理方式的重點在于如何更好地表現出建筑物的顯著性，同時結合視覺注意機制提取面向對象建筑物的整體框架。其具體的思路為：結合由上向下的先驗知識與自下而上的影像底層特征，利用建筑物光譜特征指數分析其紋理特征，而后利用視覺注意機制下期顯著性計算方法的相關內容對其進行多尺度分割，而后計算建筑區、建筑物的顯著指數，結合陰影等信息輔助完成判別，從而完成建筑物高分辨率遙感影像的提取。

（三）陰影提取方式

在高分辨率遙感影像中，陰影存在情況較為普遍，也是其表現出的基礎特征。在該影像中，常常會見到建筑物與其陰影相依相存，因此，我們可以充分發揮陰影信息的作用，將其作為提取建筑物影響信息的判別輔助工具。其具體的研究思路主要如下所示：

根據陰影在影像中的具體表現特點為基礎，嚴格分析陰影表現出的色調、亮度的特性，同時分析其在光譜波段中的特性，以此為基礎建設相關知識信息庫，在后續分析過程中，便可以將影響從RGB轉化成為HSV，之后就可以對其進行多個尺度的分割，最終根據知識信息庫中儲存的判別信息提取陰影信息[3]。

三、結語

根據文中內容可知，隨著城市化的進程不斷加快，建筑物已經成為人們日常生活中隨處可見的人工地物，也成為城市發展的重要標志。目前，利用高分辨率遙感影像提取建筑物的信息已經成為當下獲取相關信息的重要的方式。而這些數據將會為城市的規劃與建設、土地利用現狀與變化、城市熱島效應等提供有效幫助，還可以為地理國情監測、智慧城市建設等提供服務。因此，在實際工作中。應當重視對于數據信息更新的實時性與高效率。發揮高分辨率遙感影像技術的作用能有效降低成本，提升更新效率，因此，在建筑物信息提取方面具有較為現實的應用意義。

參考文獻：

[1]張亞一，費鮮蕓，王健，王筱雪，陳周.基于高分辨率遙感影像的建筑物提取方法綜述[J].測繪與空間地理信息，2020，43（04）：76-79.

[2]董燕生，陳洪萍，潘耀忠，方偉華.基于震后高分辨率衛星遙感影像的建筑物瓦礫快速提取方法[J].應用基礎與工程科學學報，2014，22（06）：1079-1088.

[3]陶超，譚毅華，蔡華杰，杜博，田金文.面向對象的高分辨率遙感影像城區建筑物分級提取方法[J].測繪學報，2010，39（01）：39-45.