(19)国家知识产权局 (12)发明 专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202210780828.8 (22)申请日 2022.07.05 (65)同一申请的已公布的文献号 申请公布号 CN 114863288 A (43)申请公布日 2022.08.05 (73)专利权人 航天宏图信息技 术股份有限公司 地址 100094 北京市海淀区翠湖北环路2号 院4号楼 (72)发明人 沈鑫　王宇翔　范磊　赵楠　张锐　 关元秀　高骞　 (74)专利代理 机构 北京超凡宏宇专利代理事务 所(特殊普通 合伙) 11463 专利代理师 张萍 (51)Int.Cl. G06V 20/10(2022.01)G06V 10/44(2022.01) G06V 10/26(2022.01) G06N 3/04(2006.01) G06N 3/08(2006.01) 审查员 魏丁雯 (54)发明名称 一种建筑物轮廓提取及规则化方法及装置 (57)摘要 本申请提供了一种建筑物轮廓提取及规则 化方法及装置， 涉及遥感影像处理技术领域， 具 体为： 对待分割多光谱影像的值域进行降位预处 理， 得到待分割影像； 利用预先训练完成的语义 分割模型对待分割影像进行处理， 得到建筑物轮 廓影像； 对建筑物轮廓影像中建筑物轮廓进行优 化； 对优化后的建筑物轮廓进行规则化处理， 得 到建筑物 边界。 本申请提高了建筑物轮廓提取及 规则化的便利性、 实用性与准确性。 权利要求书4页 说明书8页 附图2页 CN 114863288 B 2022.09.23 CN 114863288 B 1.一种建筑物轮廓提取及规则化方法， 其特 征在于， 包括： 对待分割多光谱影 像的值域进行降位预处 理， 得到待分割影 像； 利用预先训练完成的语义分割模型对待分割影 像进行处 理， 得到建筑物轮廓影 像； 对建筑物轮廓影 像中建筑物轮廓进行优化； 对优化后的建筑物轮廓进行规则化处 理， 得到建筑物边界； 对建筑物轮廓影 像中建筑物轮廓进行优化； 包括： 根据分类索引得到建筑物轮廓影 像的建筑物栅格掩膜； 从建筑物栅格掩膜中获取建筑物矢量V0； 将建筑物矢量V0中面积小于第一阈值的建筑物面删除， 得到 矢量V1； 从矢量V1中读取出外环矢量边界， 然后将外环矢量边界进行矢量栅格化， 得到建筑物 栅格R1， 将建筑物范围内栅格化 为像素值1； 对建筑物栅格R 1中的凸起与凹陷进行相应的删除与填充操作， 得到建筑物栅格R2； 将建筑物栅格R2进行栅格矢量化， 将矢量化结果通过Douglas ‑Peucker算法生成优化 后的建筑物矢量V 2； 对优化后的建筑物轮廓进行规则化处 理， 得到建筑物边界； 包括： 使用Melkman算法对优化后的建筑物矢量V2计算凸包， 然后 使用Rotating  Calipers算 法计算出最小外包矩形， 从而确定建筑物的第一主轴； 将优化后的建筑物矢量V 2中线段长度小于第二阈值的线段删除， 得到 矢量V3； 根据最小外包矩形的顶点位置重新排列矢量V3的顶点顺序， 将最接近外包矩形的顶点 作为起始点； 对重新排列顶点 顺序的矢量V3， 计算相邻两条边的夹角 ， ： 如果 在 区间内,  为垂直角度阈值； 那么以两 条边中的短边的另一端点计算到两条边中的短边的垂足点的坐标， 以垂足点替换两条边的 连接点； 如果 在 区间内， 为平行角度阈值， 那么直接删除相邻 两条边间的中间点； 否则， 保持相邻两条边 不变， 由此生成矢量V4； 将矢量V4中最长的边作为建筑物的第二主轴， 判断第 二主轴与第一主轴之间的夹角是 否小于第三阈值， 若为是， 则使用第一主轴作为最终主轴， 否则使用第二主轴作为最终主 轴； 依据最终主轴， 计算矢量V4中每条线段与最终主轴的夹角 ： 如果 在 区间内， 则以该条线段的中点为圆心进行 旋转， 直至该 条线段与主轴垂直， 将旋转后的线段放入集 合ResultSet； 如果 在 区间内， 以所述线段的中点为圆心旋转与主轴平行， 将旋转后的线段放入集 合ResultSet； 否则， 将所述线段放入集 合ResultSet；权　利　要　求　书 1/4 页 2 CN 114863288 B 2对于集合ResultSet中相邻的两条线段， 如果两条线段平行， 计算两条线段之间的距 离， 如果距离小于第四阈值， 那么删除两条线段中较短的线段； 否则， 从第一条线段的尾点 向第二条线段引垂线； 如果两条线段垂直， 则将第一条线段延长与第二条线段相交； 由此， 将集合ResultSet中所有的线段 连接起来， 形成建筑物边界。 2.根据权利要求1所述的建筑物轮廓 提取及规则化方法， 其特征在于， 所述语义分割 模 型采用Unet+ +网络。 3.根据权利要求2所述的建筑物轮廓 提取及规则化方法， 其特征在于， 所述语义分割 模 型的训练过程包括： 对多光谱影 像样本进行图分割， 得到初步分割结果； 对初步分割结果进行矢量 化， 得到分割结果矢量； 从分割结果矢量中选取 出建筑物分割结果矢量作为样本 矢量； 利用样本矢量生成的栅格， 对多光谱影像样本进行切割， 生成多个预设大小的样本栅 格块； 利用多个样本栅格块对语义分割模型进行训练。 4.根据权利要求1所述的建筑物轮廓 提取及规则化方法， 其特征在于， 对生成的建筑物 栅格R1中的凸起与凹陷进行删除与填充操作， 得到建筑物栅格R2； 包括： 将建筑物栅格R 1最外围添加一圈0值像素； 从建筑物栅格R1的第二行开始， 逐行逐像素地获取当前像素值与下一像素值， 如果当 前像素值为0且下一像素值为1， 则为凸起； 判断当前像素加上预设像素长度的值是否大于 建筑物像素宽度， 如果为是， 将当前像素后的全部像素设置为无效像素值0， 否则， 判断当前 像素后的预设像素长度内是否存在像素值为0的像素， 若为是， 则将当前像素到0值像素之 间的像素值全部设置为0； 从建筑物栅格R1的第二列开始， 逐列逐像素地获取当前像素值与下一像素值， 如果当 前像素值为0且下一像素值为1， 则为凸起； 判断当前像素加上预设像素长度的值是否大于 建筑物像素宽度， 如果为是， 将当前像素后的全部像素设置为无效像素值0， 否则， 判断当前 像素后的预设像素长度内是否存在像素值为0的像素， 若为是， 则将当前像素到0值像素之 间的像素值全部设置为0； 从建筑物栅格R1的第二行开始， 逐行逐像素地获取当前像素值与下一像素值， 如果当 前像素值为1且下一像素值为0， 则为凹陷； 判断当前像素后预设像素长度内是否存在像素 值为1的像素， 若为是， 则将当前像素到1值像素之间的像素值全部设置为1； 从建筑物栅格R1的第二列开始， 逐列逐像素地获取当前像素值与下一像素值， 如果当 前像素值为1且下一像素值为0， 则为凹陷； 判断当前像素之后预设像素长度内是否存在像 素值为1的像素， 若为是， 则将当前像素到1值像素之间的像素值全部设置为1； 将完成上述处 理后的建筑物栅格R 1记为建筑物栅格R2。 5.一种建筑物轮廓提取及规则化装置， 其特 征在于， 包括： 预处理单元， 用于对待分割多光谱影 像的值域进行降位预处 理， 得到待分割影 像； 语义分割单元， 用于利用预先训练完成的语义分割模型对待分割影像进行处理， 得到 建筑物轮廓影 像； 优化单元， 用于对建筑物轮廓影 像中建筑物轮廓进行优化；权　利　要　求　书 2/4 页 3 CN 114863288 B 3