高分辨率遥感影像的建筑物提取方法研究综述

谷胜涛

摘 要：随着现代科技的进步以及航空航天技术的发展，人们得到的遥感影像空间分辨率不断提升，并在实际生活中获得大面积普及机会，也成为遥感领域研究的重点方向之一。作为人们日常生活中最常见的人工地物，建筑物已经成为城市化发展的标志，利用高分辨率遥感影像提取建筑物数据信息，已成为当下较为热门的技术方式，能为智慧城市建设、城市土地利用、基础设施建设等多方面提供准确地信息数据服务。本文主要分析高分辨率遥感影像建筑物提取方法，以供参考。

关键词：高分辨率;遥感影像;建筑物提取方法研究综述

引言：

随着遥感技术的进步，光学卫星影响的分辨率不断提升，能够更为明显的反映出地物的光谱特征，使其结构、纹理、形状、细节等表现的更为突出。自上个世纪九十年代开始，该技术便逐渐扩大使用范围，在民用、商用等方面表现出较为显著的应用优势，尤其是对土地管理、资源调查、地图更新、环境监测、土地管理、灾害评估等多个方面应用较多，成为有关部门获取地理空间数据、信息等获取与不断更新的正确途径。

一、高分辨率遥感影像的建筑物提取方法

（一）低层特征建筑物

在对建筑物进行提取过程中，应当利用高分辨率遥感影像中呈现出的具体光谱、边缘、形状与结构等特征为基础，以便能够保证其提取的质量。

（1）几何特征

若建筑物本身表现出较为明显的几何特征，那么便可以直接通过其轮廓信息的处理，进而完成对建筑物的提取工作。因为大部分建筑物的外在轮廓本身较为鲜明，多半是规则的形状，整体呈现出矩形、或是直接由多个矩形构成，因此，也可以直接在影像中提取直线信息，以此为基础完成建筑物的提取。

（2）屋顶建筑材料

由于建筑物屋顶使用的材料类型较多，因此，建筑物内的光谱会表现出特征不均匀的问题，若建筑物不同，其光谱的差异性也会较大。但同其他地物相比较而言，建筑物仍旧表现出较高的亮度，与其周围环境反差较大，表现出独属于建筑物的光谱、结构等特征。

（二）高程信息建筑物

结合高程信息内容完成对于建筑物的提取工作，能有效分离地面点与非地面店点，从中区分出那些属于建筑物的重要部分，之后再将其与高分辨率遥感影像相结合，提取其中的光谱、边缘信息内容，最终实现建筑物的完美提取。实现这种提取方式的重要性在要基金研究区域内所包含的影像数据、高程数据等内容，这会导致该方法在实际应用过程中可能会面临较多的局限性，与此同时，利用机载LiDAR得到即将研究区域的高程数据，也会导致整个研究、应用过程会消耗较大的成本。

（三）阴影信息建筑物

在高分辨率遥感影像中，建筑物的影像常常会有各种阴影伴随，利用建筑物与阴影的关系，便可以更好地完成建筑物提取工作。将阴影信息当做辅助物完成建筑物的提取工作，能够更好地分辨出影像中的建筑物，能将建筑物与道路、广场更好地分割开来，能有效提升最终提取结果的准确性，最大程度避免提取过程中出现偏差与问题[1]。

（四）面向对象建筑物

面向对象影像分析技术提取面向对象建筑物数据信息的具体方式，以影像的低层特征为基础进行多尺度分割，之后将其作为基本单元结合影像中的表现，利用影像对象特征属性识别并对其对象进行处理，进而满足建筑物提取的要求。面向对象的提取方法主要是以对象作为最基本的单元条件，从而能有效避免高分辨率遥感影像中可能存在较多对建筑物提取工作产生影响的与干扰的部分，还可以发挥影响光谱、形状等低层特征的信息提取相关建筑物数据信息内容。

二、建筑物影响处理方式

（一）色彩一致性处理

光照不均匀是高分辨率遥感影像中常见的现象，是其降质的常见情况，会导致影像背景的光亮呈现不均匀状态，导致地物细节上的各类信息模糊化处理，严重影响对其具体影响的解译工作。因此，为有效解决该问题，提高影像中建筑物提取的精确度，一般会选择使用色彩一致性处理方式对其进行处理。传统的色彩一致性处理方法会导致影像中的地物颜色失去原本的真实感，因此，应当以色调保持为基础使用色彩一致性处理方式。具体的处理过程为：首先，需要将输入的影像内容从RGB转化成为HSV，之后小波域的增强影像亮度、饱和度。在对其进行小波分解之后以高频分量增强、次高频分量保持、低频分量抑制的方式完成处理工作。对于部分因为薄云影响而出现的不均匀光照情况，应当从实际的成像机理出发，结合其具体的特点（饱和度较低、亮度较高、对比度校对）进行改进，使其能利用色彩一致性处理方式完成对影像的针对性处理[2]。

（二）视觉注意机制处理

（1）面向对象的建筑区

对城市进行研究过程中最重要的便是建筑区，为了能夠保证研究效率不断提升，降低其消耗的成本，应当发挥遥感技术的作用，完成相关信息的提取，还可以将其当做是建筑物的辅助场景。在高分辨率遥感影像中，建筑区本身也会表现出较为明显的纹理性特征。我们可以利用影像中表现出的纹理性状态研究其描述方法，而后将其纹理特征作为底层特征，利用视觉注意模型模拟人类视觉系统对环境感知的具体过程，进而分析其计算方法，最后对其进行多尺度分割，从而完成建筑区高分辨率遥感影像的提取。

（2）面向对象的建筑物

作为人们日常生活起居不可避免的环境，建筑物已经成为遥感影像中极为重要的人工地物。随着高分辨率的普及与研究，其遥感影响的信息已经成为当下城市建设发展的重要参考依据。在影像资料信息中，建筑物往往会表现出强边缘、高亮度、纹理明显等较为显著的特点，因此，这个处理方式的重点在于如何更好地表现出建筑物的显著性，同时结合视觉注意机制提取面向对象建筑物的整体框架。其具体的思路为：结合由上向下的先验知识与自下而上的影像底层特征，利用建筑物光谱特征指数分析其纹理特征，而后利用视觉注意机制下期显著性计算方法的相关内容对其进行多尺度分割，而后计算建筑区、建筑物的显著指数，结合阴影等信息辅助完成判别，从而完成建筑物高分辨率遥感影像的提取。

（三）阴影提取方式

在高分辨率遥感影像中，阴影存在情况较为普遍，也是其表现出的基础特征。在该影像中，常常会见到建筑物与其阴影相依相存，因此，我们可以充分发挥阴影信息的作用，将其作为提取建筑物影响信息的判别辅助工具。其具体的研究思路主要如下所示：

根据阴影在影像中的具体表现特点为基础，严格分析阴影表现出的色调、亮度的特性，同时分析其在光谱波段中的特性，以此为基础建设相关知识信息库，在后续分析过程中，便可以将影响从RGB转化成为HSV，之后就可以对其进行多个尺度的分割，最终根据知识信息库中储存的判别信息提取阴影信息[3]。

三、结语

根据文中内容可知，随着城市化的进程不断加快，建筑物已经成为人们日常生活中随处可见的人工地物，也成为城市发展的重要标志。目前，利用高分辨率遥感影像提取建筑物的信息已经成为当下获取相关信息的重要的方式。而这些数据将会为城市的规划与建设、土地利用现状与变化、城市热岛效应等提供有效帮助，还可以为地理国情监测、智慧城市建设等提供服务。因此，在实际工作中。应当重视对于数据信息更新的实时性与高效率。发挥高分辨率遥感影像技术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较为现实的应用意义。

参考文献：

[1]张亚一，费鲜芸，王健，王筱雪，陈周.基于高分辨率遥感影像的建筑物提取方法综述[J].测绘与空间地理信息，2020，43（04）：76-79.

[2]董燕生，陈洪萍，潘耀忠，方伟华.基于震后高分辨率卫星遥感影像的建筑物瓦砾快速提取方法[J].应用基础与工程科学学报，2014，22（06）：1079-1088.

[3]陶超，谭毅华，蔡华杰，杜博，田金文.面向对象的高分辨率遥感影像城区建筑物分级提取方法[J].测绘学报，2010，39（01）：39-45.