面向建筑物轮廓规则化的双路径边界约束与相对论生成对抗网络

高分辨率遥感影像建筑物提取目前仍是遥感应用与地图制图领域的研究热点和难点。尽管深度学习方法的引入极大地提升了建筑物分割的精度,但建筑物分割掩膜中轮廓不规则和边界不清晰的问题依然存在。为了获取规则的建筑物轮廓和清晰的边界,本文基于双路径边界约束与相对论生成对抗网络提出一种建筑物轮廓规则化方法。该网络由双路径边界约束生成器和相对论平均鉴别器共同组成。双路径边界约束生成器通过双路径网络架构和边界损失函数来融合遥感影像和输入标签的边界细节信息来,从而生成规则的建筑物轮廓;而相对论平均鉴别器则通过评估地面实况标签与生成的规则化结果之间的质量差异来迫使生成器生成更为真实的建筑物掩膜。为验证模型性能、探索性能提升原因,本文在WHU建筑物数据集和Inria航空影像标注数据集上设计了对比试验和消融试验。试验结果表明,本文方法可以生成吻合地面实况标签的规则化结果,在解决分割掩膜边界模糊、轮廓不规则的问题上具有显著优势。

基于视差影像的规则建筑物自动检测方法

以遥感影像和视差影像这两类数据为基础,将遥感影像中的光谱特征与视差影像中的三维信息相结合,对规则城市建筑物进行自动检测。首先,在核线影像对上利用逐像素密集匹配算法,实现3D/2D数据融合,获取视差影像和视差点云,通过八叉树算法对视差点云进行体素化分割,构建属性特征和空间特征,建立案例的推理模型,对分类结果中各个规则建筑物进行独立分割并编号存储,提取规则建筑物位置信息。最后,采用中点算法提高运行效率,在遥感影像上采用区域增长法进行建筑物轮廓提取,并从个体化的规则建筑物位置信息中选取种子点集合,寻找轮廓线单元并计算轮廓线,提取出高完整性和高准确性的规则建筑物轮廓。

规则建筑物真三维摄影测量视图

提出一种用摄影测量方法获取的规则建筑物几何模型和表面纹理，重建真实感３Ｄ图形的方法，用以扩展摄影测量制图系统，适应现代规划、设计领域决策的需要，产生较大比例尺的大区域景观图。

建筑物轮廓方向计算和规则化的向量重组算法

建筑物轮廓规则化是城市空间信息提取和应用的基础性研究,现有方法主要集中在对单一主方向的建筑物直角化,难以应对具有多方向特征的复杂建筑物及建筑群。对此,本文提出一种基于向量重组的建筑物轮廓方向计算和规则化方法,实现对建筑物轮廓方向的定量描述,并以方向向量为约束条件加强建筑物轮廓的规则特征。通过设计建筑物轮廓向量重组法则,经过分组变换、方向计算和直角改正,获得描述建筑物轮廓的方向向量。再以方向向量作为控制条件,求解旋转基点和调整节点坐标,最终实现建筑物轮廓规则化。试验与主方向法对比,结果表明本文方法在节点整体移动距离和算法稳定性方面更具有优势,通过规则化方法可进一步减小原始数据的误差。本文方法不仅有效解决了复杂建筑物轮廓方向计算和规则化的问题,而且能够适用于建筑群的方向计算和规则化。

建筑物边界规则化的混合LS-TLS平差方法

针对基于传统平差方法的建筑物边界规则化建模和解算复杂问题,利用基于海森法线和正交距离的直线方程,构建顾及边界垂直和平行条件的变量含误差(EIV)模型.该模型是附有二次型限制条件的齐次EIV模型,且设计矩阵由含误差元素的矩阵和不含误差的矩阵组成.针对该模型,推导了基于奇异值(SVD)分解的混合最小二乘-总体最小二乘(LS-TLS)直接解法以及精度评定方法.通过LiDAR点云的建筑物边界规则化算例表明:该方法易于建模,避免了条件方程线性化问题,且解算不需要迭代,重建精度高,可广泛用于基于摄影测量和LiDAR数据的建筑物重建.

建筑物轮廓双向驱动自适应分割重构的规则化方法

针对从高分遥感影像中提取建筑物易受阴影和植被等遮挡而导致错误检测的问题,提出一种建筑物轮廓双向驱动自适应分割重构的规则化方法。首先采用基于最小外接矩形(MBR)的平直旋转变换算法,旋转建筑物轮廓至水平或竖直状态,减少轮廓图形学显示上的锯齿表征;然后设计MBR和Shi-Tomasi联合双向驱动建筑物轮廓自适应分割算法,将轮廓化整为零精准分割形成局部片段;最后提出基于局部最优权拟合的轮廓重构算法,依次对局部片段进行属性分配、约束重组、最优权拟合与坐标重组,实现建筑物轮廓的规则化。实验结果表明,与初始提取结果相比,经所提方法规则化的轮廓视觉效果更好。与同类基于栅格填充、角点校正、最优外接矩形拟合和主方向的4种轮廓规则化方法相比,所提方法在保证规则化效率的同时,精度也更高,具有更广泛的适用性,对常见包含不同角度变化的复杂建筑物均能得到更加规整的轮廓,可作为建筑物提取后处理规则化的参考手段。

利用LiDAR和航空影像的屋顶边缘提取及优化

提出以LiDAR为辅助数据对航空影像的规则建筑物进行边缘提取和优化的方法。首先采用Alpha Shapes算法对点云数据进行初始边缘提取,同时规则化初始边缘;再利用屋顶点云辅助航空影像的建筑物分离,采用Canny算子和Hough变换对建筑物分离后影像进行边缘提取,并用LiDAR规则边缘对Hough变换结果进行边缘优化。对比单独运用航空影像进行边缘提取的结果表明,采用优化方法后,提高了屋顶边缘提取的准确性,得到了较完整的建筑物边缘。

初探平面框架模型在文坑水库塔式进水口计算中的应用

大体积不规则混凝土建筑物在水工建筑物中较为常见,但其安全与否关乎着一个水利工程的效益成败,本文以文坑水库塔式进水口为例,通过对比不同的计算模型,推荐二维平面框架模型,计算得出结构内力关系。本文阐述的计算思路和方法对简化小型塔式进水口的设计有着一定的指导作用。