基于格式塔理論的建筑物區(qū)域提取方法研究.pdf

1、建筑物區(qū)域提取與分類在數(shù)字化城市建設(shè)方面具有廣泛的應用。一方面圖像中建筑物區(qū)域的提取有助于實現(xiàn)對提取的街景進行自動分類,在構(gòu)建3D城市地圖時可以采集建筑物紋理進行貼圖等;另一方面建筑物區(qū)域提取有助于建筑物目標識別和三維重建,提高識別和三維重建的精度和效率,可以在軍事目標識別、構(gòu)建3D城市等方面起到巨大的作用。
　　傳統(tǒng)的建筑物區(qū)域提取方法主要有模板匹配法與一致性分析的方法,第一種方法,建筑物目標提取精度高,但需要先驗知識,步驟較為

2、復雜;第二種方法,步驟簡單,但精度不夠。為了提高建筑物區(qū)域的提取精度,同時又能使提取建筑物區(qū)域步驟相對簡單,本文以描述人類視覺感知的格式塔理論作為基礎(chǔ)理論,深入研究了利用格式塔完形規(guī)則提取圖像中建筑物區(qū)域的方法;主要研究內(nèi)容和成果如下:
　　1、提出了一種基于直線特征集的建筑物區(qū)域提取算法。直線特征是人造物體的一個重要特征,建筑物屬于人造物體,含有大量的直線特征。該算法通過提取圖像中的直線段并對其進行篩選與分類,得到屬于建筑物的直

3、線段集,從而提取出圖像中建筑物區(qū)域。算法首先采用相位編組提取直線段,并用格式塔完形規(guī)則對直線段進行重新編組與連接;然后采用k-均值聚類對直線段集進行分類,并通過主色調(diào)信息剔除不屬于建筑物的直線段,從而提取建筑物區(qū)域;最后通過實驗驗證了算法的有效性。此算法克服了傳統(tǒng)匹配算法需要先驗知識的限制,同時解決了傳統(tǒng)的一致性分析方法只能處理單一場景的缺陷。
　　2、提出了基于格式塔完形規(guī)則的建筑物區(qū)域提取算法。該算法通過人類感知規(guī)則及輪廓與區(qū)

4、域特征完成建筑物區(qū)域的提取,算法克服了現(xiàn)有的建筑物提取方法只能處理簡單場景的問題,提高了建筑物區(qū)域的提取精度。首先通過計算得到顯著性強的邊緣,并用迭代搜索法得到建筑物的底部邊界;其次通過分析目標的完整性提出圖模型來提取閉合輪廓,并對格式塔完形規(guī)則進行了數(shù)學上的量化計算,通過設(shè)計邊緣能量函數(shù)篩選得到最優(yōu)的閉合輪廓;最后結(jié)合建筑物區(qū)域紋理、灰度、位置特征得到精確的建筑物區(qū)域。實驗結(jié)果表明,相對于現(xiàn)有的建筑物提取方法,本文算法提取的建筑物目標