一种基于高分遥感影像的草原道路信息提取方法技术

本发明专利技术属于草原道路监测领域，具体公开了一种基于高分遥感影像的草原道路信息提取方法，包括如下步骤：将待提取的草原区域分为若干个草原道路地块，并根据容易影响草原道路发生道路恶化的环境因子，从该草原道路地块环境区域中筛选出重点高风险区域；获取所述重点高风险区域的遥感数据，并通过图像预处理、道路图像分割识别对遥感数据进行预处理；通过构建图像分类模型、语义分割模型，利用图像分类模型对图像数据进行分类提取，并通过语义分割模型在影像中分割出道路信息。本发明专利技术通过图像预处理、道路图像分割识别等技术对遥感图像进行预处理，通过图像分类模型等进行分类提取，从而使得道路分割的质量、对道路的提取精度显著提高。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高分遥感影像的草原道路信息提取方法
本专利技术涉及草原道路监测领域，具体为一种基于高分遥感影像的草原道路信息提取方法。
技术介绍
草原是地球生态系统的一种，分为热带草原、温带草原等多种类型，是地球上分布最广的植被类型。草原的形成原因是土壤层薄或降水量少，草本植物受影响小，使植物无法广泛生长。中国是世界上草原资源最丰富的国家之一，草原总面积将近4亿公顷，占全国土地总面积的40％，为现有耕地面积的3倍。草原与相关植被类型之间通常会出现一种动态平衡。有时候，干旱、火灾或密集放牧的时段有利于草原形成，其他时候，湿季和没有重大干扰时有利于木本植被生长，这些因素在频率和严重性方面的改变可造成植被类型整个的转变，而且由于长期的过度开垦和过度放牧等原因，中国草原的沙化、退化现象较为严重。道路提取是遥感图像处理技术的一个重要应用，在城乡规划、土地利用、应急处理以及车辆导航等方面都有广泛的实际应用价值。近年来，随着IKONOS，SPOT-5等高空间分辨率遥感卫星的相继发射，高分辨率遥感卫星数据的处理与应用逐步成为遥感应用领域的研究热点。作为非常重要的基础地理信息，遥感影像中道路信息的自动实时监测可有效提高规划、路网维护、导航及交通分析等信息化管理的水平。但由于高空间分辨率遥感影像中道路类型众多，空间结构复杂，同时，受路面障碍物(如车辆等)及阴影等图像噪音，以及道路与楼房或居民地光谱特征近似等问题的影响，在高分辨率遥感影像上进行道路提取一直被认为是一项具有相当难度的工作。而且由于草原荒漠化、地质灾害等严重，通过对草原道路提取能进一步保证道路规划的准确性。现有针对道路提取的方法(如公开号为CN201610647160.4的专利技术专利)，其对道路分割的质量、对道路的提取精度较差，而且由于草原地块较为广袤，其不适合提起草原地块中的草原道路信息。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种基于高分遥感影像的草原道路信息提取方法，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种基于高分遥感影像的草原道路信息提取方法，包括如下步骤：S1：将待提取的草原区域分为若干个草原道路地块，并根据容易影响草原道路发生道路恶化的环境因子，从该草原道路地块环境区域中筛选出重点高风险区域；S2：获取所述重点高风险区域的遥感数据，并通过图像预处理、道路图像分割识别对遥感数据进行预处理；S3：通过构建图像分类模型、语义分割模型，利用图像分类模型对图像数据进行分类提取，并通过语义分割模型在影像中分割出道路信息。优选的，S1中环境因子的获取通过信息获取及综合分析系统实现，信息获取及综合分析系统包括地块基本信息查询模块、信息处理模块与数据信息评价模块，其中地块基本信息查询模块通过关键词从开放平台检索获取相应文献、报刊、新闻，信息处理模块用于对获取的文献信息进行自然段落处理以及结构化数据的提取。优选的，信息获取及综合分析系统的具体获取步骤包括：S11：根据容易影响草原道路发生道路恶化的环境因子选取特征关键词，特征关键词包括气象温度、道路四周荒漠化、地质情况在内的相关关键词；S12：通过特征关键词从开放平台检索获取相应文献，文献包括文献名称、内容、来源期刊、发表时间在内的文献相关信息，并对通过数据库对检索到的文献基本信息进行管理分类；S13：通过信息处理模块检索获取的数字化文献内容信息，并对文献内容中自然段落进行预处理，预处理处理过程包括：将自然段落根据结构特征词判定描述内容，并划分为包括地块基本信息、评价信息在内的多个内容片段，并对该内容片段进行结构化数据提取。优选的，S2中通过图像预处理、道路图像分割处理具体包括：S21：通过对获得的遥感图像数据进行增强、滤波，以实现增强道路图像与背景图像差异的目的；S22：通过预设的图像分割算法从遥感图像数据进行分割提取，以得到初步分割图像；S23：对初步分割图像进行二次分割，二次分割后完成预处理及分割过程。优选的，预设的图像分割算法包括基于阈值的图像分割算法、基于边缘的图像检测算法、基于区域的图像分割算法中至少两个，且基于边缘的图像检测算法在提取边缘信息时，通过缩减边缘，只保留局部最大梯度，通过Canny算法使用两个阈值，来区分边缘像素，利用低阈值过滤掉噪声或颜色变化引起的小的梯度值，利用高阈值区分强边缘点和弱边缘点。优选的，S23中具体包括：S23a：基于最大类间方差法的阈值分割算法对初步分割图像进行分割处理，并获得二值化前景特征图，并根据二值图像得到道路的前景图像和背景图像，通过将背景信息置为“0”，将包含草原植被、荒漠与道路的前景信息置为“1”，从而获得包含草原植被和道路的二值化前景特征图；S23b：对上述二值化前景特征图进行基于视觉特征的显著性分析，通过低通滤波和伽马变换获得草原植被及荒漠显著图，再次对草原植被及荒漠显著图进行阈值分割与腐蚀，获得二值化的显著图。优选的，S3中先通过搭建图像分类模型，通过在对基础的网络进行分类任务的训练中，在网络的参数存留下低级的图像特征信息，将上述图像特征信息在特征提取模型构建的流程中，传递给下一级的语义分割模型；而语义分割模型用于在遥感影像中分割出道路信息，语义分割模型在经过训练后，提取道路信息的网络参数将留存在分割模型中。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术通过先通过检索分析等技术对重点高风险进行确定，缩小提取的区域面积，并通过图像预处理、道路图像分割识别等技术对遥感图像进行预处理，通过图像分类模型、语义分割模型进行分类提取，从而使得道路分割的质量、对道路的提取精度显著提高。附图说明图1为本专利技术的流程框图。具体实施方式下面将结合本专利技术的附图对实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。请参阅图1，本专利技术提供一种技术方案：一种基于高分遥感影像的草原道路信息提取方法，包括如下步骤：S1：将待提取的草原区域分为若干个草原道路地块，并根据容易影响草原道路发生道路恶化的环境因子，从该草原道路地块环境区域中筛选出重点高风险区域；S2：获取所述重点高风险区域的遥感数据，并通过图像预处理、道路图像分割识别对遥感数据进行预处理；S3：通过构建图像分类模型、语义分割模型，利用图像分类模型对图像数据进行分类提取，并通过语义分割模型在影像中分割出道路信息。在本实施例中，S1中环境因子的获取通过信息获取及综合分析系统实现，信息获取及综合分析系统包括地块基本信息查询模块、信息处理模块与数据信息评价模块，其中地块基本信息查询模块通过关键词从开放平台检索获取相应文献、报刊、新闻，信息处理模块用于对获取的文献信息进行自然段落处理以及结构化数据的提取。在本实施例中，信息获取及综合分析系统的具体获取步骤包括：S11：根据容易影响本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于高分遥感影像的草原道路信息提取方法，其特征在于，包括如下步骤：/nS1：将待提取的草原区域分为若干个草原道路地块，并根据容易影响草原道路发生道路恶化的环境因子，从该草原道路地块环境区域中筛选出重点高风险区域；/nS2：获取所述重点高风险区域的遥感数据，并通过图像预处理、道路图像分割识别对遥感数据进行预处理；/nS3：通过构建图像分类模型、语义分割模型，利用图像分类模型对图像数据进行分类提取，并通过语义分割模型在影像中分割出道路信息。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于高分遥感影像的草原道路信息提取方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1：将待提取的草原区域分为若干个草原道路地块，并根据容易影响草原道路发生道路恶化的环境因子，从该草原道路地块环境区域中筛选出重点高风险区域；
S2：获取所述重点高风险区域的遥感数据，并通过图像预处理、道路图像分割识别对遥感数据进行预处理；
S3：通过构建图像分类模型、语义分割模型，利用图像分类模型对图像数据进行分类提取，并通过语义分割模型在影像中分割出道路信息。


2.根据权利要求1所述的一种基于高分遥感影像的草原道路信息提取方法，其特征在于，步骤S1中环境因子的获取通过信息获取及综合分析系统实现，信息获取及综合分析系统包括地块基本信息查询模块、信息处理模块与数据信息评价模块，其中地块基本信息查询模块通过关键词从开放平台检索获取相应文献、报刊、新闻，信息处理模块用于对获取的文献信息进行自然段落处理以及结构化数据的提取。


3.根据权利要求1所述的一种基于高分遥感影像的草原道路信息提取方法，其特征在于，所述步骤S2中通过图像预处理、道路图像分割处理具体包括：
S21：通过对获得的遥感图像数据进行增强、滤波，以实现增强道路图像与背景图像差异的目的；
S22：通过预设的图像分割算法从遥感图像数据进行分割提取，以得到初步分割图像；
S23：对初步分割图像进行二次分割，二次分割后完成预处理及分割过程。


4.根据权利要求3所述的一种基于高分遥感影像的草原道路信息提取方法，其特征在于，所述步骤S22中具体包括：
S22a：从遥感图像数据中提取出道路的标...

【专利技术属性】
技术研发人员：石磊，邱晓，孙海莲，刘亚红，谢宇，王慧敏，王洋，维拉，木兰，
申请(专利权)人：内蒙古自治区农牧业科学院，
类型：发明
国别省市：内蒙古;15