遙感圖像解譯

1、季季 統(tǒng)統(tǒng) 凱凱 中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所中國(guó)科學(xué)院計(jì)算技術(shù)研究所 目目 錄錄 1、 遙感圖像解譯概念；遙感圖像解譯概念； 2 、遙感圖像多特征提??；、遙感圖像多特征提??； 遙感圖像多特征提取的概念； 地球表面物體分布特征； 地物邊界跟蹤法； 形狀特征描述與提??； 地物空間關(guān)系特征描述與提??； 3 、遙感圖像解譯專家系統(tǒng)、遙感圖像解譯專家系統(tǒng) 遙感圖像解譯專家系統(tǒng)的組成 圖像處理與特征提取子系統(tǒng) 遙感圖像解譯知識(shí)獲取子系統(tǒng) 遙感圖像解譯專家系統(tǒng)的機(jī)理 計(jì)算機(jī)解譯的主要技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 1、遙感圖像解譯、遙感圖像解譯-概念概念 當(dāng)人們或是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠從遙感圖像數(shù)當(dāng)人們或是計(jì)算機(jī)系統(tǒng)能夠從遙感圖像數(shù)

2、 據(jù)中發(fā)現(xiàn)或者挖掘出信息，并將此信息分據(jù)中發(fā)現(xiàn)或者挖掘出信息，并將此信息分 析、整理、傳遞給他人的時(shí)候，就是在進(jìn)析、整理、傳遞給他人的時(shí)候，就是在進(jìn) 行圖像解譯。行圖像解譯。 圖像解譯的表達(dá)形式有：圖像分類、專題圖像解譯的表達(dá)形式有：圖像分類、專題 信息提取和模式識(shí)別等。信息提取和模式識(shí)別等。 2 、遙感圖像多特征提取遙感圖像多特征提取 一一遙感圖像多特征提取的概念；遙感圖像多特征提取的概念； 二二地球表面物體分布特征；地球表面物體分布特征； 三三地物邊界跟蹤法；地物邊界跟蹤法； 四四形狀特征描述與提取；形狀特征描述與提取； 五五地物空間關(guān)系特征描述與提取；地物空間關(guān)系特征描述與提取； 一、遙

3、感圖像多特征提取一、遙感圖像多特征提取- -概念概念 遙感圖像解譯，除了利用地物的光譜特征遙感圖像解譯，除了利用地物的光譜特征 外，還需利用地物的形狀特征和空間關(guān)系特征，外，還需利用地物的形狀特征和空間關(guān)系特征， 因此需要提取圖像的其他特征。對(duì)于高分辨率因此需要提取圖像的其他特征。對(duì)于高分辨率 遙感圖像，可以清楚地觀察到豐富的結(jié)構(gòu)信息，遙感圖像，可以清楚地觀察到豐富的結(jié)構(gòu)信息， 如城市是由許多街區(qū)組成的，每個(gè)街區(qū)又由多如城市是由許多街區(qū)組成的，每個(gè)街區(qū)又由多 個(gè)矩形樓房構(gòu)成，其中人造地物具有明顯的形個(gè)矩形樓房構(gòu)成，其中人造地物具有明顯的形 狀和結(jié)構(gòu)特征，如建筑物、廠房、農(nóng)田田埂，狀和結(jié)構(gòu)特征，

4、如建筑物、廠房、農(nóng)田田埂， 因此可以設(shè)法去提取這類地物的形狀特征及其因此可以設(shè)法去提取這類地物的形狀特征及其 空間關(guān)系特征，以作為結(jié)構(gòu)模式識(shí)別的依據(jù)。空間關(guān)系特征，以作為結(jié)構(gòu)模式識(shí)別的依據(jù)。 結(jié)構(gòu)模式識(shí)別也叫句法模式識(shí)別，它可以提取結(jié)構(gòu)模式識(shí)別也叫句法模式識(shí)別，它可以提取 地物的形狀特征和空間關(guān)系特征，在此基礎(chǔ)上地物的形狀特征和空間關(guān)系特征，在此基礎(chǔ)上 識(shí)別遙感影像上的目標(biāo)地物。識(shí)別遙感影像上的目標(biāo)地物。 二、地球表面物體分布特征二、地球表面物體分布特征 地球表面的物體，從其分布特征來(lái)看，地球表面的物體，從其分布特征來(lái)看， 主要表現(xiàn)為三種形式，主要表現(xiàn)為三種形式， 點(diǎn)狀地物點(diǎn)狀地物 線狀地物線

5、狀地物 面狀地物面狀地物 從信息論的觀點(diǎn)看，一個(gè)圖像顏色（地從信息論的觀點(diǎn)看，一個(gè)圖像顏色（地 物光譜）特征均一的地物單元，其邊界物光譜）特征均一的地物單元，其邊界 信息最豐富，地物形狀特征是通過(guò)邊界信息最豐富，地物形狀特征是通過(guò)邊界 信息表現(xiàn)出來(lái)的。信息表現(xiàn)出來(lái)的。 三、地物邊界跟蹤法三、地物邊界跟蹤法 1.1.地物邊界跟蹤法地物邊界跟蹤法- -分類；分類； 2.2.點(diǎn)狀地物與面狀地物的邊界跟蹤；點(diǎn)狀地物與面狀地物的邊界跟蹤； 3.3.面狀地物的邊界跟蹤法；面狀地物的邊界跟蹤法； 4.4.線狀地物信息檢測(cè)與跟蹤；線狀地物信息檢測(cè)與跟蹤； 1 1、地物邊界跟蹤法、地物邊界跟蹤法- -分類分類

6、對(duì)地物邊界跟蹤，是獲取地物形態(tài)特對(duì)地物邊界跟蹤，是獲取地物形態(tài)特 征的前提。針對(duì)不同地物分布特點(diǎn)，征的前提。針對(duì)不同地物分布特點(diǎn)， 地物邊界跟蹤方法不同。地物邊界跟蹤方法不同。 第一種方法以圖像像元作為跟蹤的第一種方法以圖像像元作為跟蹤的 落腳點(diǎn)，跟蹤點(diǎn)的連線作為地物的落腳點(diǎn)，跟蹤點(diǎn)的連線作為地物的 界線。這種跟蹤方法適用于線狀物界線。這種跟蹤方法適用于線狀物 體的跟蹤。體的跟蹤。 第二種方法認(rèn)為地物的界線在相鄰第二種方法認(rèn)為地物的界線在相鄰 地物之間，因此邊界跟蹤的路徑應(yīng)地物之間，因此邊界跟蹤的路徑應(yīng) 該從兩個(gè)相鄰地物邊界的像元中間該從兩個(gè)相鄰地物邊界的像元中間 穿過(guò)穿過(guò)，這種方法適用于點(diǎn)狀

7、地物與這種方法適用于點(diǎn)狀地物與 面狀地物的跟蹤。面狀地物的跟蹤。 44 | | 44 44 4 4 33 3 3 33 | | 33 2 2、點(diǎn)狀地物與面狀地物的邊界跟蹤、點(diǎn)狀地物與面狀地物的邊界跟蹤 隨著遙感影像空間分辨率的變化，相同隨著遙感影像空間分辨率的變化，相同 地物的分布特征是可變的。例如，一種地物的分布特征是可變的。例如，一種 地物在高分辨率圖像上表現(xiàn)為面狀地物，地物在高分辨率圖像上表現(xiàn)為面狀地物， 但在低分辨率圖像上可能表現(xiàn)為點(diǎn)狀地但在低分辨率圖像上可能表現(xiàn)為點(diǎn)狀地 物。反之，點(diǎn)狀地物在高分辨率圖像上物。反之，點(diǎn)狀地物在高分辨率圖像上 也可以表現(xiàn)為面狀地物。也可以表現(xiàn)為面狀地物。

8、 點(diǎn)狀地物是用一個(gè)像素或幾個(gè)相鄰像素點(diǎn)狀地物是用一個(gè)像素或幾個(gè)相鄰像素 表示的地物，因一個(gè)像素對(duì)應(yīng)地表一定表示的地物，因一個(gè)像素對(duì)應(yīng)地表一定 的面積，因此點(diǎn)狀地物可視為縮小的面的面積，因此點(diǎn)狀地物可視為縮小的面 狀地物。面狀地物邊界跟蹤法同樣適用狀地物。面狀地物邊界跟蹤法同樣適用 于點(diǎn)狀地物。于點(diǎn)狀地物。 3 3、面狀地物的邊界跟蹤法、面狀地物的邊界跟蹤法 面狀地物邊界跟蹤是在遙感圖像分類基礎(chǔ)面狀地物邊界跟蹤是在遙感圖像分類基礎(chǔ) 上進(jìn)行的。遙感數(shù)字圖像分類實(shí)際上是根據(jù)上進(jìn)行的。遙感數(shù)字圖像分類實(shí)際上是根據(jù) 地物物理特性對(duì)像素的重新組合與歸并。經(jīng)地物物理特性對(duì)像素的重新組合與歸并。經(jīng) 過(guò)分類后的

9、圖像，每個(gè)地物單元內(nèi)部是均一過(guò)分類后的圖像，每個(gè)地物單元內(nèi)部是均一 的，與其他地物的差異主要通過(guò)地物單元的的，與其他地物的差異主要通過(guò)地物單元的 邊界來(lái)表現(xiàn)。據(jù)此可以認(rèn)為，邊界來(lái)表現(xiàn)。據(jù)此可以認(rèn)為，特征均一的地特征均一的地 物單元（區(qū)域）的空間是由邊界所確定的，物單元（區(qū)域）的空間是由邊界所確定的， 邊界由一個(gè)或多個(gè)孤段所構(gòu)成，弧段是具有邊界由一個(gè)或多個(gè)孤段所構(gòu)成，弧段是具有 方向性的線段，線段由有限個(gè)有序的邊界點(diǎn)方向性的線段，線段由有限個(gè)有序的邊界點(diǎn) 所構(gòu)成。所構(gòu)成。 3 3、面狀地物的邊界跟蹤法、面狀地物的邊界跟蹤法 設(shè)設(shè)G G1 1為圖像中第一種地物類型，為圖像中第一種地物類型，G G2

10、 2為圖像中第二種地物為圖像中第二種地物 類型，像元類型，像元A A0 0，A A1 1，A A2 2，A A3 3在二維圖像空間分布中具有在二維圖像空間分布中具有 如下：如下： 若若A A G G1 1或或A A G G2 2 A=A A=A0 0，A A1 1，A A2 2，A A3 3 則稱則稱 4 4個(gè)個(gè) 像元在像元在 2 2* *2 2圖像窗口的中間點(diǎn)為內(nèi)部點(diǎn)，圖像窗口的中間點(diǎn)為內(nèi)部點(diǎn)， 若存在若存在A Ai i G G1 1,A,Aj j G G2 2,i,i j,j,則稱則稱4 4個(gè)像元在個(gè)像元在2 2* *2 2 圖像窗口的中間點(diǎn)為邊界點(diǎn)，地物單元邊界跟蹤法是：圖像窗口的中間點(diǎn)

11、為邊界點(diǎn)，地物單元邊界跟蹤法是： 起始點(diǎn)的確定：設(shè)圖像數(shù)據(jù)具有起始點(diǎn)的確定：設(shè)圖像數(shù)據(jù)具有m m行和行和n n列，分別在圖像四周各增列，分別在圖像四周各增 加一行或一列數(shù)據(jù)，增加的像元賦值為加一行或一列數(shù)據(jù)，增加的像元賦值為-1-1，構(gòu)成（，構(gòu)成（m m2 2）* *（n n2 2） 的數(shù)字圖像，經(jīng)過(guò)上述處理，圖像周邊的像元都成為邊界點(diǎn)。我的數(shù)字圖像，經(jīng)過(guò)上述處理，圖像周邊的像元都成為邊界點(diǎn)。我 們規(guī)定，第一個(gè)地物單元的邊界點(diǎn)在圖像坐標(biāo)原點(diǎn)，將坐標(biāo)原點(diǎn)們規(guī)定，第一個(gè)地物單元的邊界點(diǎn)在圖像坐標(biāo)原點(diǎn)，將坐標(biāo)原點(diǎn) 作為起始點(diǎn)，開始跟蹤時(shí)，記下起始點(diǎn)的坐標(biāo)，順序掃描圖像，作為起始點(diǎn)，開始跟蹤時(shí)，記下起

12、始點(diǎn)的坐標(biāo)，順序掃描圖像， 查找邊界點(diǎn)。查找邊界點(diǎn)。 舉例舉例 A A0 0A A1 1 A A2 2A A3 3 3 3、面狀地物的邊界跟蹤法、面狀地物的邊界跟蹤法 下一個(gè)跟蹤點(diǎn)的確定：查找下一個(gè)跟蹤點(diǎn)，關(guān)鍵下一個(gè)跟蹤點(diǎn)的確定：查找下一個(gè)跟蹤點(diǎn)，關(guān)鍵 是確定下一個(gè)跟蹤點(diǎn)的方向。通過(guò)對(duì)地物單元邊是確定下一個(gè)跟蹤點(diǎn)的方向。通過(guò)對(duì)地物單元邊 界點(diǎn)在圖像窗口各種可能出現(xiàn)狀態(tài)的分析，發(fā)現(xiàn)界點(diǎn)在圖像窗口各種可能出現(xiàn)狀態(tài)的分析，發(fā)現(xiàn) 在逆（或順）時(shí)針?lè)较虿檎視r(shí)，當(dāng)前區(qū)域的下一在逆（或順）時(shí)針?lè)较虿檎視r(shí)，當(dāng)前區(qū)域的下一 個(gè)邊界點(diǎn)是唯一的，尋找當(dāng)前區(qū)域的下一個(gè)邊界個(gè)邊界點(diǎn)是唯一的，尋找當(dāng)前區(qū)域的下一個(gè)邊界 點(diǎn)

13、的方向依賴于當(dāng)前點(diǎn)的位置和圖像窗口內(nèi)相鄰點(diǎn)的方向依賴于當(dāng)前點(diǎn)的位置和圖像窗口內(nèi)相鄰 像元的分布位置。利用已知的方向作指引，可以像元的分布位置。利用已知的方向作指引，可以 方便地查找到當(dāng)前區(qū)域的下一個(gè)邊界點(diǎn)。方便地查找到當(dāng)前區(qū)域的下一個(gè)邊界點(diǎn)。 舉例舉例 1 2 2 1 1 1 1 1 1 1 * * * * * 1 1 1 1 2 1 1 2 2 2 上一點(diǎn)位置上一點(diǎn)位置 查找下一邊界點(diǎn)的方向查找下一邊界點(diǎn)的方向 當(dāng)前點(diǎn)位置當(dāng)前點(diǎn)位置 3 3、面狀地物的邊界跟蹤法、面狀地物的邊界跟蹤法 利用方向指引，尋找到下一個(gè)邊界點(diǎn)后，要利用方向指引，尋找到下一個(gè)邊界點(diǎn)后，要 求判別該點(diǎn)的坐標(biāo)是否與起始點(diǎn)相

14、同。不同求判別該點(diǎn)的坐標(biāo)是否與起始點(diǎn)相同。不同 時(shí)，繼續(xù)尋找當(dāng)前地物單元下一個(gè)邊界點(diǎn)，時(shí)，繼續(xù)尋找當(dāng)前地物單元下一個(gè)邊界點(diǎn)， 相同時(shí)，記錄下跟蹤過(guò)程中邊界點(diǎn)的各種信相同時(shí)，記錄下跟蹤過(guò)程中邊界點(diǎn)的各種信 息，產(chǎn)生一個(gè)地物單元數(shù)據(jù)記錄，然后利用息，產(chǎn)生一個(gè)地物單元數(shù)據(jù)記錄，然后利用 同樣跟蹤方法，開始下一個(gè)地物單元邊界的同樣跟蹤方法，開始下一個(gè)地物單元邊界的 跟蹤，一直到圖像中所有地物單元跟蹤完畢。跟蹤，一直到圖像中所有地物單元跟蹤完畢。 上述跟蹤方法可以拓廣到多個(gè)地物類型的圖上述跟蹤方法可以拓廣到多個(gè)地物類型的圖 像區(qū)域。像區(qū)域。 舉例舉例 4 4、線狀地物信息檢測(cè)與跟蹤、線狀地物信息檢測(cè)與跟

15、蹤 線狀地物檢測(cè)是對(duì)線狀地物像素的亮度與方向特線狀地物檢測(cè)是對(duì)線狀地物像素的亮度與方向特 性進(jìn)行檢測(cè)，找出可能的線狀地物點(diǎn)的算法。性進(jìn)行檢測(cè)，找出可能的線狀地物點(diǎn)的算法。 線狀地物檢測(cè)的方法較多，簡(jiǎn)單的有閾值技術(shù)，線狀地物檢測(cè)的方法較多，簡(jiǎn)單的有閾值技術(shù)， 復(fù)雜的有諸如假說(shuō)檢驗(yàn)程序等。線狀地物檢測(cè)的復(fù)雜的有諸如假說(shuō)檢驗(yàn)程序等。線狀地物檢測(cè)的 輸出結(jié)果是線狀地物種子點(diǎn)。輸出結(jié)果是線狀地物種子點(diǎn)。 線狀地物信息檢測(cè)首先對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，然后線狀地物信息檢測(cè)首先對(duì)數(shù)字圖像進(jìn)行增強(qiáng)處理，然后 對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，圖像的二值化方法一般是通過(guò)對(duì)圖像進(jìn)行二值化處理，圖像的二值化方法一般是通過(guò) 設(shè)定某

16、個(gè)閾值，并以該閾值為門限，把具有灰度級(jí)的圖設(shè)定某個(gè)閾值，并以該閾值為門限，把具有灰度級(jí)的圖 像變換為二值的黑白圖像。通過(guò)二值化處理，將圖像中像變換為二值的黑白圖像。通過(guò)二值化處理，將圖像中 的像元分為線狀地物與背景，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行噪聲消除，的像元分為線狀地物與背景，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行噪聲消除， 從而獲得較為正確的線狀地物片斷，作為下一步線狀地從而獲得較為正確的線狀地物片斷，作為下一步線狀地 物擴(kuò)展與連接的起始點(diǎn)。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)以上處理后，得到一物擴(kuò)展與連接的起始點(diǎn)。數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)以上處理后，得到一 幅初始的線狀地物圖。幅初始的線狀地物圖。 4 4、線狀地物信息檢測(cè)與跟蹤、線狀地物信息檢測(cè)與跟蹤 理想狀態(tài)下，數(shù)

17、字圖像中代表線狀地物的理想狀態(tài)下，數(shù)字圖像中代表線狀地物的 像素是連續(xù)的，這時(shí)可以采用逐行掃描的方像素是連續(xù)的，這時(shí)可以采用逐行掃描的方 法在二值圖像上尋找每一行上代表線狀地物法在二值圖像上尋找每一行上代表線狀地物 的像素，根據(jù)像素的多寡計(jì)算出線狀地物的的像素，根據(jù)像素的多寡計(jì)算出線狀地物的 寬度。在保證連通性的前提下對(duì)構(gòu)成線段的寬度。在保證連通性的前提下對(duì)構(gòu)成線段的 像素進(jìn)行剝皮細(xì)化，留下骨干像素，然后對(duì)像素進(jìn)行剝皮細(xì)化，留下骨干像素，然后對(duì) 下一行進(jìn)行處理，尋找代表線狀地物的像素，下一行進(jìn)行處理，尋找代表線狀地物的像素， 應(yīng)用同樣的方法，對(duì)線狀地物進(jìn)行跟蹤。應(yīng)用同樣的方法，對(duì)線狀地物進(jìn)行跟

18、蹤。 4 4、線狀地物信息檢測(cè)與跟蹤、線狀地物信息檢測(cè)與跟蹤 在實(shí)際遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯中，遙感圖像中線狀在實(shí)際遙感圖像計(jì)算機(jī)解譯中，遙感圖像中線狀 地物多以間斷線狀地物種子點(diǎn)形式出現(xiàn)，因此需地物多以間斷線狀地物種子點(diǎn)形式出現(xiàn)，因此需 要利用相關(guān)信息或全局約束來(lái)擴(kuò)展線狀地物種子要利用相關(guān)信息或全局約束來(lái)擴(kuò)展線狀地物種子 點(diǎn)以形成線狀地物片斷。點(diǎn)以形成線狀地物片斷。 在此基礎(chǔ)上，可以應(yīng)用更多的全局信息及知識(shí)在此基礎(chǔ)上，可以應(yīng)用更多的全局信息及知識(shí) 來(lái)進(jìn)一步將線狀地物片斷擴(kuò)展、連接成為更為完來(lái)進(jìn)一步將線狀地物片斷擴(kuò)展、連接成為更為完 整的線狀地物圖。整的線狀地物圖。 四、地物形狀體征的描述和提取四、

19、地物形狀體征的描述和提取 1 1、形狀特征描述、形狀特征描述 通過(guò)邊界跟蹤可以獲得一系列有序的邊界點(diǎn)，這通過(guò)邊界跟蹤可以獲得一系列有序的邊界點(diǎn)，這 些邊界點(diǎn)提供了地物單元形狀特征的大量信息。些邊界點(diǎn)提供了地物單元形狀特征的大量信息。 這里主要介紹采用鏈碼來(lái)記錄和描述邊界點(diǎn)的方這里主要介紹采用鏈碼來(lái)記錄和描述邊界點(diǎn)的方 法。法。 鏈碼是一組具有方向標(biāo)志碼的有序系列，鏈碼是一組具有方向標(biāo)志碼的有序系列，A A=a a1 1，a a2 2， a a3 3，,a an n。它是由中心像素指向其它是由中心像素指向其8 8個(gè)鄰點(diǎn)的方向個(gè)鄰點(diǎn)的方向 來(lái)定義的。方向標(biāo)志碼可按逆（或順）時(shí)針?lè)较騺?lái)定義的。方向標(biāo)

20、志碼可按逆（或順）時(shí)針?lè)较?定義。定義。 0 1 2 3 4 5 6 7 0 13 4 5 7 2 6 1 1、形狀特征描述、形狀特征描述 鏈碼值在鏈碼值在0,70,7，采用鏈碼方法記錄地物邊界線，采用鏈碼方法記錄地物邊界線， 在地物單元跟蹤時(shí)方便實(shí)用，它既可用來(lái)表示一在地物單元跟蹤時(shí)方便實(shí)用，它既可用來(lái)表示一 條邊界線相鄰像素點(diǎn)之間的位置，又可以在邊界條邊界線相鄰像素點(diǎn)之間的位置，又可以在邊界 跟蹤過(guò)程中控制各像素鄰點(diǎn)的檢測(cè)順序。跟蹤過(guò)程中控制各像素鄰點(diǎn)的檢測(cè)順序。 為便于鏈碼與地理坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換，規(guī)定地理為便于鏈碼與地理坐標(biāo)間的轉(zhuǎn)換，規(guī)定地理 坐標(biāo)原點(diǎn)取在屏幕左上角，即坐標(biāo)原點(diǎn)取在屏幕左上角

21、，即X X軸由左向右，軸由左向右，y y軸軸 由上而下。對(duì)一個(gè)連通的像素序列來(lái)說(shuō)，與某一由上而下。對(duì)一個(gè)連通的像素序列來(lái)說(shuō)，與某一 像素連通的后續(xù)像素只可能是由像素連通的后續(xù)像素只可能是由0 07 7中的任一個(gè)中的任一個(gè) 方向碼。因此，對(duì)圖像邊界來(lái)說(shuō)，除像素序列的方向碼。因此，對(duì)圖像邊界來(lái)說(shuō)，除像素序列的 初始像素外，任一后續(xù)像素位置均可用初始像素外，任一后續(xù)像素位置均可用0 07 7中的中的 一個(gè)數(shù)值來(lái)唯一地確定。一個(gè)數(shù)值來(lái)唯一地確定。 1 1、形狀特征描述、形狀特征描述 鏈碼到像元的坐標(biāo)換算方法為：鏈碼到像元的坐標(biāo)換算方法為： x x0 0,y,y0 0為邊界起始點(diǎn)的坐標(biāo)；為邊界起始點(diǎn)的坐

22、標(biāo)； x xn n,y,yn n為當(dāng)前鏈碼所指向的邊界點(diǎn)坐標(biāo)；為當(dāng)前鏈碼所指向的邊界點(diǎn)坐標(biāo)； a aj jx x，a aj jy y分別為分別為a aj j在在x x坐標(biāo)和坐標(biāo)和y y坐標(biāo)的分量。坐標(biāo)的分量。 n j jn n j jn yyay xxax 1 0 1 0 1 1、形狀特征描述、形狀特征描述 像元坐標(biāo)到鏈碼換算方法為：像元坐標(biāo)到鏈碼換算方法為： x x1 1,y,y1 1分別為當(dāng)前點(diǎn)在分別為當(dāng)前點(diǎn)在x x坐標(biāo)和坐標(biāo)和y坐標(biāo)分量；坐標(biāo)分量； x x0 0,y,y0 0分別為上一點(diǎn)在分別為上一點(diǎn)在x坐標(biāo)和坐標(biāo)和y坐標(biāo)分量；坐標(biāo)分量； F(aF(ai i) )為在不同狀態(tài)時(shí)的對(duì)應(yīng)函數(shù)

23、值，即該點(diǎn)的鏈碼，這里為在不同狀態(tài)時(shí)的對(duì)應(yīng)函數(shù)值，即該點(diǎn)的鏈碼，這里 的鏈碼是采用逆時(shí)針?lè)较蚨x的。的鏈碼是采用逆時(shí)針?lè)较蚨x的。 利用鏈碼可以有效地記錄地物邊界信息，描述地物形態(tài)特征。利用鏈碼可以有效地記錄地物邊界信息，描述地物形態(tài)特征。 ) 1, 1( , 7 ) 1, 1( , 1 )0, 1( , 0 )( 0101 0101 0101 yyxx yyxx yyxx aF i 2 2、形狀特征提取、形狀特征提取 地物單元周長(zhǎng)地物單元周長(zhǎng)P P： 設(shè)相鄰像素間采用鏈碼表示的長(zhǎng)度為：設(shè)相鄰像素間采用鏈碼表示的長(zhǎng)度為： n=Mod(2,i),i=1,2,n=Mod(2,i),i=1,2,7,

24、7，為鏈碼的方向。為鏈碼的方向。 設(shè)設(shè)j j為地物邊界像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)。將所有鏈碼段的長(zhǎng)度相加，為地物邊界像素點(diǎn)的個(gè)數(shù)。將所有鏈碼段的長(zhǎng)度相加， 即為周長(zhǎng)即為周長(zhǎng)。運(yùn)用計(jì)算周長(zhǎng)的方法，也可以計(jì)算出線狀地運(yùn)用計(jì)算周長(zhǎng)的方法，也可以計(jì)算出線狀地 物的長(zhǎng)度。物的長(zhǎng)度。 地物面積地物面積S S：可以利用邊界點(diǎn)上的地理坐標(biāo)求算面積，可以利用邊界點(diǎn)上的地理坐標(biāo)求算面積， 其面積提取方法如其面積提取方法如下：首先計(jì)算出面狀地物每一行的面下：首先計(jì)算出面狀地物每一行的面 積積S Sk k, , n i L)2( j LP )( ijk xxAS m k k SS 1 像元地面分辨率像元地面分辨率 xi,xj為同一

25、行邊界點(diǎn)的為同一行邊界點(diǎn)的x地理坐標(biāo)，地理坐標(biāo)，m為地物總列數(shù)。為地物總列數(shù)。 2 2、形狀特征提取、形狀特征提取 地物形態(tài)特征的提取地物形態(tài)特征的提取 線狀物體的曲率線狀物體的曲率： 面狀地物的形狀系數(shù)面狀地物的形狀系數(shù) L L C a 2 線段長(zhǎng)度線段長(zhǎng)度 弦長(zhǎng)弦長(zhǎng) S P F 4 2 面狀面狀物體周長(zhǎng)物體周長(zhǎng) 面狀地物面積面狀地物面積 五、地物空間關(guān)系特征描述與提取五、地物空間關(guān)系特征描述與提取 地物空間關(guān)系特征地物空間關(guān)系特征 這里所講的地物空間關(guān)系是指遙感數(shù)字圖這里所講的地物空間關(guān)系是指遙感數(shù)字圖 像中兩個(gè)地物或多個(gè)地物之間在空間上的相像中兩個(gè)地物或多個(gè)地物之間在空間上的相 互聯(lián)系，

26、這種聯(lián)系是由地物的空間位置所決互聯(lián)系，這種聯(lián)系是由地物的空間位置所決 定的。定的。 在二維空間，地物的空間關(guān)系主要表現(xiàn)為在二維空間，地物的空間關(guān)系主要表現(xiàn)為 以下幾種：以下幾種： 方位關(guān)系：指兩個(gè)地物之間方向與位置的相對(duì)方位關(guān)系：指兩個(gè)地物之間方向與位置的相對(duì) 關(guān)系。方位關(guān)系用來(lái)描述邊界并不相互接觸的關(guān)系。方位關(guān)系用來(lái)描述邊界并不相互接觸的 兩個(gè)物體。通常采用以一個(gè)物體為中心，描述兩個(gè)物體。通常采用以一個(gè)物體為中心，描述 另一個(gè)物體位于它的哪個(gè)方向上，距離它有多另一個(gè)物體位于它的哪個(gè)方向上，距離它有多 遠(yuǎn)。遠(yuǎn)。 1 1、地物空間關(guān)系特征描述、地物空間關(guān)系特征描述 方位關(guān)系的描述包括以下內(nèi)容：方

27、位關(guān)系的描述包括以下內(nèi)容： 距離關(guān)系：距離關(guān)系：即一個(gè)物體到另一個(gè)物體的直線距離。由于空即一個(gè)物體到另一個(gè)物體的直線距離。由于空 間分布的地物具有三種類型，因此，各種物體之間的距離間分布的地物具有三種類型，因此，各種物體之間的距離 關(guān)系定義也不相同。點(diǎn)狀地物之間的距離則是兩點(diǎn)間的距關(guān)系定義也不相同。點(diǎn)狀地物之間的距離則是兩點(diǎn)間的距 離，點(diǎn)狀地物到線狀地物的距離是該點(diǎn)到該線上某一點(diǎn)的離，點(diǎn)狀地物到線狀地物的距離是該點(diǎn)到該線上某一點(diǎn)的 最短直線距離。點(diǎn)狀地物到面狀地物的最短距離為該點(diǎn)到最短直線距離。點(diǎn)狀地物到面狀地物的最短距離為該點(diǎn)到 面狀地物邊界的最短距離。線狀地物到面狀地物的最短距面狀地物邊界

28、的最短距離。線狀地物到面狀地物的最短距 離是線上一點(diǎn)到面狀地物邊界點(diǎn)的最短距離，面狀地物到離是線上一點(diǎn)到面狀地物邊界點(diǎn)的最短距離，面狀地物到 面狀地物的距離是兩個(gè)面狀地物邊界點(diǎn)的最短距離。面狀地物的距離是兩個(gè)面狀地物邊界點(diǎn)的最短距離。 方向關(guān)系：方向關(guān)系：即一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的方向。方向關(guān)即一個(gè)物體相對(duì)于另一個(gè)物體的方向。方向關(guān) 系常用八個(gè)方向來(lái)描述，每個(gè)方向可以用方位角區(qū)間來(lái)定系常用八個(gè)方向來(lái)描述，每個(gè)方向可以用方位角區(qū)間來(lái)定 量表示。量表示。 1 1、地物空間關(guān)系特征描述、地物空間關(guān)系特征描述 不同地物之間的空間關(guān)系不同地物之間的空間關(guān)系 不同地物類型之間的距離關(guān)系不同地物類型之間的

29、距離關(guān)系 1 1、地物空間關(guān)系特征描述、地物空間關(guān)系特征描述 包含關(guān)系：一個(gè)物體位于另一個(gè)物體內(nèi)部，并且包含關(guān)系：一個(gè)物體位于另一個(gè)物體內(nèi)部，并且 邊界不相鄰。包含關(guān)系具有三種情況：點(diǎn)包含在邊界不相鄰。包含關(guān)系具有三種情況：點(diǎn)包含在 面狀地物內(nèi)部面狀地物內(nèi)部，線狀地物被包含在面狀地物內(nèi)部線狀地物被包含在面狀地物內(nèi)部， 一個(gè)小的面狀物體被另一個(gè)大的面狀物體所包圍。一個(gè)小的面狀物體被另一個(gè)大的面狀物體所包圍。 相鄰關(guān)系：相鄰關(guān)系：指兩個(gè)地物在邊界上相鄰。兩個(gè)面狀指兩個(gè)地物在邊界上相鄰。兩個(gè)面狀 物體的相鄰關(guān)系，存在著兩種不同狀況：外接鄰物體的相鄰關(guān)系，存在著兩種不同狀況：外接鄰 域，內(nèi)接鄰域域，內(nèi)

30、接鄰域。點(diǎn)與面相鄰是指點(diǎn)狀地物位于面點(diǎn)與面相鄰是指點(diǎn)狀地物位于面 狀地物的邊界狀地物的邊界，線狀地物與面狀地物相鄰是指線線狀地物與面狀地物相鄰是指線 狀地物上一點(diǎn)或多點(diǎn)位于面狀地物邊界。狀地物上一點(diǎn)或多點(diǎn)位于面狀地物邊界。 1 1、地物空間關(guān)系特征描述、地物空間關(guān)系特征描述 相交關(guān)系：相交關(guān)系：兩個(gè)地物在一點(diǎn)上交匯，它兩個(gè)地物在一點(diǎn)上交匯，它 主要用來(lái)描述點(diǎn)狀地物與線狀地物，線狀主要用來(lái)描述點(diǎn)狀地物與線狀地物，線狀 地物與線狀地物的空間關(guān)系。它包含兩種地物與線狀地物的空間關(guān)系。它包含兩種 情況：點(diǎn)狀地物位于線狀地物的某一點(diǎn)情況：點(diǎn)狀地物位于線狀地物的某一點(diǎn)， 兩條線狀地物相交一點(diǎn)或相交多點(diǎn)。兩

31、條線狀地物相交一點(diǎn)或相交多點(diǎn)。 相貫關(guān)系：相貫關(guān)系：一個(gè)線狀物體通過(guò)面狀物體一個(gè)線狀物體通過(guò)面狀物體 的內(nèi)部，例如穿過(guò)林區(qū)的道路。的內(nèi)部，例如穿過(guò)林區(qū)的道路。 2 2、方位關(guān)系的提取、方位關(guān)系的提取 計(jì)算距離計(jì)算距離D D A A、B B為空間上兩點(diǎn)。為空間上兩點(diǎn)。 確定方位：設(shè)地物確定方位：設(shè)地物A A、B B分布在二維圖像分布在二維圖像 空間內(nèi)，令空間內(nèi)，令x x軸正向指向東，軸正向指向東，y y軸正向指軸正向指 向北，分別對(duì)地物向北，分別對(duì)地物A A、B B作作x x與與y y方向正交方向正交 投影，可以得到地物投影，可以得到地物A A、B B在在X X軸上的坐標(biāo)軸上的坐標(biāo) 和在和在Y

32、Y軸向的坐標(biāo)，比較地物投影在軸向的坐標(biāo)，比較地物投影在X X和和Y Y 方向的坐標(biāo)大小，可以獲得地物方向的坐標(biāo)大小，可以獲得地物A A相對(duì)于相對(duì)于 地物地物B B的方位關(guān)系，或地物的方位關(guān)系，或地物B B相對(duì)于地物相對(duì)于地物A A 的方位關(guān)系。的方位關(guān)系。 22 )()( BABA yyxxD 包含關(guān)系特征提取與描述包含關(guān)系特征提取與描述 提取點(diǎn)狀地物與面狀地物的包含關(guān)系，關(guān)鍵是判提取點(diǎn)狀地物與面狀地物的包含關(guān)系，關(guān)鍵是判 明點(diǎn)狀地物是否為面狀地物所包含，有兩種方法明點(diǎn)狀地物是否為面狀地物所包含，有兩種方法 可以判斷點(diǎn)狀地物是否在區(qū)域內(nèi)：可以判斷點(diǎn)狀地物是否在區(qū)域內(nèi)： 1.1.鉛垂線法：設(shè)一個(gè)

33、多邊形鉛垂線法：設(shè)一個(gè)多邊形F=F=（p1p1，p2p2，p3p3，pnpn）由有序的由有序的n n個(gè)個(gè) 點(diǎn)點(diǎn)P1P1，P2P2，P3P3，PnPn聯(lián)接構(gòu)成其多邊形邊界。因?yàn)閰^(qū)域閉合，聯(lián)接構(gòu)成其多邊形邊界。因?yàn)閰^(qū)域閉合， 有有p1=p1=pnpn, ,設(shè)一個(gè)點(diǎn)狀地物為設(shè)一個(gè)點(diǎn)狀地物為p p，由，由p p作一條鉛垂線，如果鉛垂線與作一條鉛垂線，如果鉛垂線與 多邊形相交的邊數(shù)為偶數(shù)，則該點(diǎn)在多邊形之外，否則在多邊形多邊形相交的邊數(shù)為偶數(shù)，則該點(diǎn)在多邊形之外，否則在多邊形 之內(nèi)。使用鉛垂線法需要注意點(diǎn)狀地物與多邊形邊界相交的異常之內(nèi)。使用鉛垂線法需要注意點(diǎn)狀地物與多邊形邊界相交的異常 情況。情況。

34、2.2.射線法：若點(diǎn)狀地物在多邊形內(nèi)部，由該點(diǎn)向任意方向作射線，必射線法：若點(diǎn)狀地物在多邊形內(nèi)部，由該點(diǎn)向任意方向作射線，必 然與面狀地物邊界相交，據(jù)此可以判斷點(diǎn)狀地物在多邊形內(nèi)部，然與面狀地物邊界相交，據(jù)此可以判斷點(diǎn)狀地物在多邊形內(nèi)部， 否則點(diǎn)狀地物不被該面狀地物包含。否則點(diǎn)狀地物不被該面狀地物包含。 包含關(guān)系特征提取包含關(guān)系特征提取 提取線狀地物與面狀地物的包含關(guān)系，提取線狀地物與面狀地物的包含關(guān)系， 關(guān)鍵是判明線狀地物是否為面狀地物所包含，關(guān)鍵是判明線狀地物是否為面狀地物所包含， 假設(shè)線狀地物為面狀地物所包含，此時(shí)組成假設(shè)線狀地物為面狀地物所包含，此時(shí)組成 線段的各點(diǎn)也必然為面狀地物所包

35、含，這樣線段的各點(diǎn)也必然為面狀地物所包含，這樣 可以將提取線狀地物與面狀地物的包含關(guān)系可以將提取線狀地物與面狀地物的包含關(guān)系 的運(yùn)算簡(jiǎn)化，可以利用鉛垂線法或射線法檢的運(yùn)算簡(jiǎn)化，可以利用鉛垂線法或射線法檢 測(cè)測(cè)“線線”上的點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)部。上的點(diǎn)是否在多邊形內(nèi)部。 包含關(guān)系特征提取包含關(guān)系特征提取 一個(gè)面狀物體是否包含另一個(gè)面狀物體，一個(gè)面狀物體是否包含另一個(gè)面狀物體， 只需要判明這個(gè)面狀物體的邊界是否在另一只需要判明這個(gè)面狀物體的邊界是否在另一 個(gè)面狀物體內(nèi)部，此時(shí)把一個(gè)面狀物體是否個(gè)面狀物體內(nèi)部，此時(shí)把一個(gè)面狀物體是否 包含另一個(gè)面狀物體的問(wèn)題簡(jiǎn)化為線狀地物包含另一個(gè)面狀物體的問(wèn)題簡(jiǎn)化為線

36、狀地物 與面狀地物的包含關(guān)系，進(jìn)一步簡(jiǎn)化為點(diǎn)狀與面狀地物的包含關(guān)系，進(jìn)一步簡(jiǎn)化為點(diǎn)狀 地物與面狀地物的包含關(guān)系。這仍然可以采地物與面狀地物的包含關(guān)系。這仍然可以采 用鉛垂線法或射線法來(lái)檢測(cè)。用鉛垂線法或射線法來(lái)檢測(cè)。 相鄰關(guān)系特征提取相鄰關(guān)系特征提取 包括三種不同情況：包括三種不同情況： 點(diǎn)與面相鄰，這可以通過(guò)檢測(cè)點(diǎn)與面相鄰，這可以通過(guò)檢測(cè)“點(diǎn)點(diǎn)”是是 否在多邊形的邊界上來(lái)確認(rèn)。否在多邊形的邊界上來(lái)確認(rèn)。 線狀地物與面狀地物相鄰，首先需要了線狀地物與面狀地物相鄰，首先需要了 解線狀地物與面狀地物邊界是否相交，如解線狀地物與面狀地物邊界是否相交，如 果存在相交，那么以相交點(diǎn)為裁剪點(diǎn)，將果存在相交

37、，那么以相交點(diǎn)為裁剪點(diǎn)，將 線狀地物一分為二，分別檢測(cè)這兩個(gè)線段線狀地物一分為二，分別檢測(cè)這兩個(gè)線段 是否同時(shí)在面狀地物的外部或在面狀地物是否同時(shí)在面狀地物的外部或在面狀地物 的內(nèi)部。若同時(shí)在面狀地物的外部或在面的內(nèi)部。若同時(shí)在面狀地物的外部或在面 狀地物的內(nèi)部，說(shuō)明線狀地物與面狀地物狀地物的內(nèi)部，說(shuō)明線狀地物與面狀地物 相鄰，否則不是。相鄰，否則不是。 相鄰關(guān)系特征提取相鄰關(guān)系特征提取 兩個(gè)面狀地物相鄰問(wèn)題，可以采取更為簡(jiǎn)兩個(gè)面狀地物相鄰問(wèn)題，可以采取更為簡(jiǎn) 單的方法。因?yàn)閮蓚€(gè)相鄰多邊形（面狀地物）單的方法。因?yàn)閮蓚€(gè)相鄰多邊形（面狀地物） 共用一條邊界，每條邊界記錄了兩個(gè)多邊形共用一條邊界，

38、每條邊界記錄了兩個(gè)多邊形 標(biāo)號(hào)，其標(biāo)號(hào)中一個(gè)是該邊對(duì)應(yīng)的當(dāng)前多邊標(biāo)號(hào)，其標(biāo)號(hào)中一個(gè)是該邊對(duì)應(yīng)的當(dāng)前多邊 形，另一個(gè)是相鄰接的多邊形。通過(guò)檢索一形，另一個(gè)是相鄰接的多邊形。通過(guò)檢索一 個(gè)多邊形邊界，必然能夠找到相鄰接的多邊個(gè)多邊形邊界，必然能夠找到相鄰接的多邊 形。可以利用弧段建立多邊形與邊界的關(guān)系。形?？梢岳没《谓⒍噙呅闻c邊界的關(guān)系。 根據(jù)定義，弧段是一條規(guī)定了起點(diǎn)和終點(diǎn)的根據(jù)定義，弧段是一條規(guī)定了起點(diǎn)和終點(diǎn)的 線段，區(qū)域分割時(shí)，一組弧形形成的封閉曲線段，區(qū)域分割時(shí)，一組弧形形成的封閉曲 線確定了多邊形（面狀地物）的空間位置，線確定了多邊形（面狀地物）的空間位置， 一個(gè)弧段僅屬于一個(gè)唯一的

39、區(qū)域。一個(gè)弧段僅屬于一個(gè)唯一的區(qū)域。 相鄰關(guān)系特征提取相鄰關(guān)系特征提取 兩個(gè)相鄰的區(qū)域，必然存在兩條具有不同兩個(gè)相鄰的區(qū)域，必然存在兩條具有不同 起點(diǎn)和終點(diǎn)的弧段，但是兩條弧段具有方向起點(diǎn)和終點(diǎn)的弧段，但是兩條弧段具有方向 相反，各點(diǎn)在空間位置相同的特征，利用這相反，各點(diǎn)在空間位置相同的特征，利用這 個(gè)特性，可以找到區(qū)域的相鄰關(guān)系。設(shè)個(gè)特性，可以找到區(qū)域的相鄰關(guān)系。設(shè)A A區(qū)域區(qū)域 上存在弧段上存在弧段A A0 0A An n，其起點(diǎn)為其起點(diǎn)為A A0 0，終點(diǎn)為終點(diǎn)為A An n，B B區(qū)區(qū) 域上存在弧段域上存在弧段B B0 0B Bn n，其起點(diǎn)為其起點(diǎn)為B B0 0，終點(diǎn)為終點(diǎn)為B Bn

40、 n， 若若A A0 0= =B Bn n,A,An n=B=B0 0同時(shí)成立，則說(shuō)明同時(shí)成立，則說(shuō)明A A區(qū)域與區(qū)域與B B區(qū)域區(qū)域 相鄰，依據(jù)該方法，可以查詢到一個(gè)特定面相鄰，依據(jù)該方法，可以查詢到一個(gè)特定面 狀地物的所有鄰域。狀地物的所有鄰域。 相交關(guān)系特征提取相交關(guān)系特征提取 點(diǎn)與線的相交，主要判明點(diǎn)是否在線段上即可。點(diǎn)與線的相交，主要判明點(diǎn)是否在線段上即可。 兩條線段相交，可以利用兩條直線求交點(diǎn)公式。假定每條兩條線段相交，可以利用兩條直線求交點(diǎn)公式。假定每條 線段都是由有限個(gè)點(diǎn)構(gòu)成。設(shè)第一條線段上相鄰兩點(diǎn)的坐線段都是由有限個(gè)點(diǎn)構(gòu)成。設(shè)第一條線段上相鄰兩點(diǎn)的坐 標(biāo)為（標(biāo)為（x xi i

41、,y,yi i）與與(x(xi+1 i+1,y ,yi+1 i+1) )， ，第二條線段的相鄰兩點(diǎn)坐標(biāo)第二條線段的相鄰兩點(diǎn)坐標(biāo) 分別為（分別為（x xj j, ,y yj j） ）與（與（x x j+1 j+1,y ,y j+1 j+1) )， ，分別采用第一條線分別采用第一條線 段上的兩點(diǎn)依次與第二條相鄰兩點(diǎn)構(gòu)成的線段求交點(diǎn)，設(shè)段上的兩點(diǎn)依次與第二條相鄰兩點(diǎn)構(gòu)成的線段求交點(diǎn)，設(shè) 兩直線的方程為兩直線的方程為(1),(1),如果存在交點(diǎn)，其交點(diǎn)坐標(biāo)為（如果存在交點(diǎn)，其交點(diǎn)坐標(biāo)為（2 2）。）。 0 0 222 111 CyBxA CyBxA )/()( )/()( 12211221 12211

42、221 BABAACACy BABACBCBx （1）（2） 相貫關(guān)系特征的提取相貫關(guān)系特征的提取 其方法類似于提取線狀地物與面狀地物相鄰其方法類似于提取線狀地物與面狀地物相鄰 關(guān)系，首先需要了解線狀地物是否與面狀地物關(guān)系，首先需要了解線狀地物是否與面狀地物 邊界相交，如果存在相交，那么以相交點(diǎn)為裁邊界相交，如果存在相交，那么以相交點(diǎn)為裁 剪點(diǎn)，將線狀地物一分為二，分別檢測(cè)這兩個(gè)剪點(diǎn)，將線狀地物一分為二，分別檢測(cè)這兩個(gè) 線段是否一個(gè)在面狀地物的外部，另一個(gè)在面線段是否一個(gè)在面狀地物的外部，另一個(gè)在面 狀地物的內(nèi)部。若成立，則可以選取在面狀地狀地物的內(nèi)部。若成立，則可以選取在面狀地 物內(nèi)部的線段

43、，檢查其是否與面狀地物在邊界物內(nèi)部的線段，檢查其是否與面狀地物在邊界 上有另一個(gè)交點(diǎn)，若存在相交點(diǎn)，提取關(guān)系特上有另一個(gè)交點(diǎn)，若存在相交點(diǎn)，提取關(guān)系特 征。征。 地物空間關(guān)系特征描述與提取地物空間關(guān)系特征描述與提取 一般說(shuō)來(lái)，地物空間關(guān)系的提取是在完成一般說(shuō)來(lái)，地物空間關(guān)系的提取是在完成 形狀特征提取的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。首先，它對(duì)形狀特征提取的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。首先，它對(duì) 相同分布特征的地物進(jìn)行提取，如對(duì)具有面相同分布特征的地物進(jìn)行提取，如對(duì)具有面 狀特征的植被類型或土壤類型進(jìn)行提取。然狀特征的植被類型或土壤類型進(jìn)行提取。然 后在不同分布特征的地物間進(jìn)行提取，如提后在不同分布特征的地物間進(jìn)行提取，如提

44、 取具有線狀特征的灌溉渠和具有面狀特征的取具有線狀特征的灌溉渠和具有面狀特征的 農(nóng)田之間的空間關(guān)系。農(nóng)田之間的空間關(guān)系。 空間關(guān)系特征提取與描述空間關(guān)系特征提取與描述 提取空間特征關(guān)系，效率非常重要。對(duì)于提取空間特征關(guān)系，效率非常重要。對(duì)于 空間相鄰關(guān)系、包含關(guān)系、相交關(guān)系和相貫空間相鄰關(guān)系、包含關(guān)系、相交關(guān)系和相貫 關(guān)系，可以采用雙向投影方法判別它們是否關(guān)系，可以采用雙向投影方法判別它們是否 在空間上臨近或包含。這里以檢測(cè)兩個(gè)面狀在空間上臨近或包含。這里以檢測(cè)兩個(gè)面狀 物體是否具有包含關(guān)系為例，予以說(shuō)明。物體是否具有包含關(guān)系為例，予以說(shuō)明。 地物空間關(guān)系特征描述與提取地物空間關(guān)系特征描述與提

45、取 空間關(guān)系特征提取與描述空間關(guān)系特征提取與描述 設(shè)設(shè)A A，B B為兩個(gè)多邊形（面狀地物），若對(duì)為兩個(gè)多邊形（面狀地物），若對(duì)A A的邊界分別作兩的邊界分別作兩 條切線，令其斜率為條切線，令其斜率為 ，可得到兩條切線分別與，可得到兩條切線分別與x x軸交點(diǎn)軸交點(diǎn) （x x1 1,0,0）和（和（x x2 2,0,0）。）。其中其中x x1 1x x2 2，則稱閉區(qū)間則稱閉區(qū)間xx1 1,x,x2 2 為為 多邊形多邊形A A在在x x軸上的正交投影，再對(duì)多邊形軸上的正交投影，再對(duì)多邊形A A的邊界分別作的邊界分別作 兩條切線，令其斜率為兩條切線，令其斜率為0 0，可得到兩條切線分別與，可得到

46、兩條切線分別與y y軸交點(diǎn)軸交點(diǎn) （y y1 1，0 0）和（和（y y2 2，0 0）。）。其中地其中地y y1 1yy2 2，則稱閉區(qū)間則稱閉區(qū)間yy1 1,y,y2 2 為多邊形為多邊形 A A在在y y軸上的正交投影，雙向投影的交集是多邊軸上的正交投影，雙向投影的交集是多邊 形形A A的最小外接矩形。的最小外接矩形。 運(yùn)用同樣方法，可得到多邊形（面狀地物）運(yùn)用同樣方法，可得到多邊形（面狀地物）B B的最小外接矩的最小外接矩 形。判定兩者是否可能具有包含關(guān)系，只要比較兩者閉區(qū)形。判定兩者是否可能具有包含關(guān)系，只要比較兩者閉區(qū) 間的端點(diǎn)值即可。間的端點(diǎn)值即可。 空間關(guān)系特征提取與描述 利用

47、計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)正交雙向投影比較，其方法比利用計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)正交雙向投影比較，其方法比 較簡(jiǎn)單，只要分別對(duì)多邊形較簡(jiǎn)單，只要分別對(duì)多邊形A A和多邊形和多邊形B B邊界上所邊界上所 有點(diǎn)的坐標(biāo)排序，分別求出有點(diǎn)的坐標(biāo)排序，分別求出x x坐標(biāo)最大、最小和坐標(biāo)最大、最小和y y 坐標(biāo)最大、最小的點(diǎn)，然后分別比較它們的大小，坐標(biāo)最大、最小的點(diǎn)，然后分別比較它們的大小， 即可確定多邊形即可確定多邊形A A、B B之間是否可能具有包含關(guān)系。之間是否可能具有包含關(guān)系。 同樣，這種方法可以運(yùn)用到空間相鄰關(guān)系、相交同樣，這種方法可以運(yùn)用到空間相鄰關(guān)系、相交 關(guān)系和相貫關(guān)系特征提取上。關(guān)系和相貫關(guān)系特征提取上。 3 、遙

48、感圖像解譯專家系統(tǒng)、遙感圖像解譯專家系統(tǒng) 專家系統(tǒng)：把某一特定領(lǐng)域的專家知識(shí)專家系統(tǒng)：把某一特定領(lǐng)域的專家知識(shí) 與經(jīng)驗(yàn)形式化后輸入到計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī)與經(jīng)驗(yàn)形式化后輸入到計(jì)算機(jī)中，由計(jì)算機(jī) 模仿專家思考問(wèn)題與解決問(wèn)題，是代替專家模仿專家思考問(wèn)題與解決問(wèn)題，是代替專家 解決專業(yè)問(wèn)題的技術(shù)系統(tǒng)。解決專業(yè)問(wèn)題的技術(shù)系統(tǒng)。 遙感圖像解譯專家系統(tǒng)的組成遙感圖像解譯專家系統(tǒng)的組成 圖像處理與特征提取子系統(tǒng)圖像處理與特征提取子系統(tǒng) 遙感圖像解譯知識(shí)獲取子系統(tǒng)遙感圖像解譯知識(shí)獲取子系統(tǒng) 遙感圖像解譯專家系統(tǒng)的機(jī)理遙感圖像解譯專家系統(tǒng)的機(jī)理 計(jì)算機(jī)解譯的主要技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)計(jì)算機(jī)解譯的主要技術(shù)發(fā)展趨勢(shì) 一、遙感圖像

49、解譯專家系統(tǒng)的組成一、遙感圖像解譯專家系統(tǒng)的組成 1、圖像處理與特征提取子系統(tǒng)：圖像處理與特征提取子系統(tǒng)：包括圖像處理、包括圖像處理、 地形圖數(shù)字化、精糾正、特征提取，結(jié)果存貯在遙感地形圖數(shù)字化、精糾正、特征提取，結(jié)果存貯在遙感 數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。數(shù)據(jù)庫(kù)內(nèi)。 2、遙感圖像解譯知識(shí)獲取系統(tǒng)：遙感圖像解譯知識(shí)獲取系統(tǒng)：獲取遙感圖像解獲取遙感圖像解 譯專家知識(shí)，并把專家知識(shí)形式化表示，存貯在知識(shí)譯專家知識(shí)，并把專家知識(shí)形式化表示，存貯在知識(shí) 庫(kù)中。庫(kù)中。 3、狹義的遙感圖像解譯專家系統(tǒng)。狹義的遙感圖像解譯專家系統(tǒng)。 系 統(tǒng) 邏 輯 結(jié) 構(gòu) 圖 二、圖像處理與特征提取子系統(tǒng)二、圖像處理與特征提取子系統(tǒng) 1、圖

50、像處理：、圖像處理： 圖像濾波可消除圖像的噪聲；圖像濾波可消除圖像的噪聲； 圖像增強(qiáng)可突出目標(biāo)物體與背景的差異；圖像增強(qiáng)可突出目標(biāo)物體與背景的差異； 大氣糾正可消除大氣散射、霧霽等影響；大氣糾正可消除大氣散射、霧霽等影響； 幾何精校正后的數(shù)字影像可與專題圖精確復(fù)合；幾何精校正后的數(shù)字影像可與專題圖精確復(fù)合； 2、分類與特征提取子系統(tǒng)、分類與特征提取子系統(tǒng) 從圖像中抽取光譜特征、圖像特征和空間特征，從圖像中抽取光譜特征、圖像特征和空間特征， 為專家系統(tǒng)進(jìn)行推理、判斷及分析提供依據(jù)。為專家系統(tǒng)進(jìn)行推理、判斷及分析提供依據(jù)。 三、遙感圖像解譯知識(shí)獲取子系統(tǒng)三、遙感圖像解譯知識(shí)獲取子系統(tǒng) 1、遙感圖像

51、解譯知識(shí)獲取系統(tǒng)的主要功能是知識(shí)獲取、遙感圖像解譯知識(shí)獲取系統(tǒng)的主要功能是知識(shí)獲取. 2、知識(shí)獲取有三個(gè)層次、知識(shí)獲取有三個(gè)層次: 增加遙感解譯新知識(shí)增加遙感解譯新知識(shí) 發(fā)現(xiàn)原有錯(cuò)誤知識(shí)發(fā)現(xiàn)原有錯(cuò)誤知識(shí),修改或補(bǔ)充新知識(shí)修改或補(bǔ)充新知識(shí) 根據(jù)解譯結(jié)果根據(jù)解譯結(jié)果,自動(dòng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，修改錯(cuò)誤知識(shí)自動(dòng)總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，修改錯(cuò)誤知識(shí),增加新增加新 知識(shí)知識(shí). 4、遙感圖像解譯描述性知識(shí)可以采用框架式方法表示、遙感圖像解譯描述性知識(shí)可以采用框架式方法表示 框架知識(shí)表示方法的特點(diǎn)框架知識(shí)表示方法的特點(diǎn) 5、過(guò)程性知識(shí)采用產(chǎn)生式規(guī)則知識(shí)表示方法、過(guò)程性知識(shí)采用產(chǎn)生式規(guī)則知識(shí)表示方法 產(chǎn)生式規(guī)則的特點(diǎn)產(chǎn)生式規(guī)則的特點(diǎn) 四、遙感圖像解譯專家系統(tǒng)的機(jī)理四、遙感圖像解譯專家系統(tǒng)的機(jī)理 1 1、遙感圖像數(shù)據(jù)庫(kù)包括遙感圖像數(shù)據(jù)和每個(gè)地物、遙感圖像數(shù)據(jù)庫(kù)包括遙感圖像數(shù)據(jù)和每個(gè)地物 單元的不同特征，由數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)管理。單元的不同特征，由數(shù)據(jù)管理系統(tǒng)管理。 2 2、解譯知識(shí)庫(kù)包括專家解譯知識(shí)和背景知識(shí)，由、解譯知識(shí)庫(kù)包括專家解譯知識(shí)和背景知識(shí)，由 知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)管理。知識(shí)庫(kù)管理系統(tǒng)管理。 3 3、推理機(jī)采用正向推理和反向推理相結(jié)合的方式、推理機(jī)采用正向推理和反向推理相結(jié)合的方