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基于Bayer真彩色的建筑物最优彩色空间选择研究

许燕  
【摘要】:随着我国航空摄影领域的快速发展,轻型和无人飞行平台搭载各种传感器及时进行遥感影像获取成为卫星遥感影像的有力补充,其中,Bayer真彩色影像是轻型和无人飞行遥感平台获取的最主要的遥感影像种类之一。但是由于Bayer真彩色影像只有三个波段,波谱信息相对匮乏,同时分辨率极高,利用传统的基于像元的信息提取方法进行Bayer真彩色影像的信息提取面临着挑战。考虑到面向对象方法能够充分利用影像的纹理、形状等信息,采用面向对象的信息提取方法有可能解决这一挑战。在分割得到同质对象的基础上,怎样通过一定的空间变换方法实现光谱信息的最大程度利用,增强目标信息,进而提高影像信息提取的精度,是本文研究的重点。本文基于Bayer真彩色影像插值后的RGB影像,结合前人的研究经验,采用线性变换空间(YIQ、YCbCr、I1I2I3)和非线性变换空间(HSI、CIE(L*a*b*)、Nrgb)对原始影像进行处理,以Matlab编码实现。对六种彩色空间变换的结果图以目视判读进行初步判断,得出YIQ、I1I2I3、CIE(L*a*b*)三种彩色空间的分割效果较好。同时计算经过空间变换后的影像的相关性,得到I1I2I3的相关性最小。根据相关性越大,对分类精度的影响越大的原则,初步得到I1I2I3为适合分割的最优彩色空间。考虑到本文先针对非倒塌建筑物进行的实验,文中选用平房、瓦房、楼房、帐篷房及厂房五种非倒塌建筑物类型。采用多尺度分割方法对变换后的六种彩色空间影像进行一系列的分割,对分割后的影像采用定性和定量结合的评价方法。定性评价是从目视方面观察比较相同建筑物在不同彩色空间、不同尺度下的差别,从而得出YIQ、YCbCr、I1I2I3、Nrgb四种彩色空间的分割效果较好。定量评价考虑到RGB影像的特点以及建筑物的轮廓形状等因素,采用拓扑、光谱面积及几何三个目标函数对影像进行定量评价,由于不同非倒塌建筑物类型得到的最优分割空间稍有差异,引入多目标约束函数,从而得出I1I2I3为适合非倒塌建筑物分割的最优彩色空间。为了验证本结论的正确性,文中选用10幅Bayer真彩色影像插值后的RGB影像进行相关实验,结果验证本结论的普适性。同时,文中考虑到无人机在地震中的重要性,采用同样的方法对震后的倒塌房屋进行一系列的处理,由于建筑物倒塌以后为不规则的碎片,因此对倒塌建筑物进行相应的计算时,不考虑建筑物的类型,通过相应的实验得出经过变换后的六种彩色空间对倒塌建筑物的分类精度几乎没有影响。在以上得出非倒塌建筑物以及倒塌建筑物的最优彩色空间的基础上,文中对震后的数据进行处理。将RGB影像进行I1I2I3的变换,采用多尺度分割的方法对影像进行分割,并选取几何、纹理等特征参数对影像进行分类。同时对未经任何空间变化的RGB影像进行一系列的处理,将经过变换后的彩色空间得到的信息提取精度与未经任何变换的信息提取精度进行对比分析,最后得到未经变换的彩色空间得到的信息提取总体精度、Kappa系数均达到0.8以上,而经过I1I2I3变换的彩色空间的信息提取总体精度、Kappa系数均达到0.95以上,可以明显的得出经过彩色空间变换后能较大程度上提高影像信息提取的精度,从而间接验证本文确定最优彩色空间的意义性、有效性。


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