基于Mean Shift的遥感图像分割方法研究

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随着科技的进步、社会的发展,遥感技术应用范围也越来越广,在资源探查、环境评估、灾害预测、区域识别、城市监测等方面也有突出贡献。在遥感图像识别、分析、加工上,遥感图像分割是遥感图像处理领域中的关键问题之一,也是最基本的问题。虽然出现了各种遥感图像分割方法,但由于遥感图像地物的复杂性和多样性,遥感图像分割仍是国际学术界公认的最困难的问题之一。本文基于Mean Shift,研究遥感图像的分割方法,其主要研究工作包括:  (1)提出一种结合分水岭的Mean Shift分割方法,首先利用分水岭方法对遥感图像进行初始分割,在得到的分水岭分割小区域内作Mean Shift平滑,然后对得到的平滑图像作Mean Shift分割。经分水岭分割后的区域琐碎而细小,但这些区域内部的特质、属性都相同,把这些小块作为Mean Shift的初始化分割的对象,有利于加快Mean Shift分割效率,将分水岭的过分割缺点转化为优势。  (2)尝试将分级Mean Shift分割方法应用于遥感图像分割,首先利用Mean Shift分割方法作一次图像分割,然后不断增大分割参数,对得到的分割图像反复作多次Mean Shift分割,直到得到最终分割图像。  (3)面向对象遥感图像分割中,包括区域面积、区域周长、灰度均值、边缘梯度、邻接关系5个参数,需要多次反复实验选择分割尺度和参数,大大降低了分割效率。本文根据区域的光谱特征和形状特征(包括紧致度和光滑度),结合Vague集模糊熵(Vague熵),提出一种对光谱权重、紧致度权重、光滑度权重3个权重参数实现自动选择的方法,在面向对象分割(区域合并)过程中能根据合并对象的光谱、形状特征自动选择最优的权重参数,而且每次合并,权重参数都随合并对象的特征而改变,权重参数的选择具有自适应性。通过此方法对图像分割能得到一个最优的分割结果。  上述方法通过MATLAB编程,在SPOT和快鸟高分辨率遥感图像上实验表明:结合分水岭的Mean Shift和分级Mean Shift分割方法能够有效保留图像细节,减少过分割区域,但仍需作进一步分割区域合并,以得到最优分割图像。通过权重参数的自动选择方法,能够得到最优分割图像,从而增加图像分割的客观性,提高分割效率,提高遥感图像面向对象分割的自动化性能。
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