建筑物圖像識別

11建筑物圖像識別研究摘要：隨著城市化進程的不斷開展，城市人口、經(jīng)濟等要素密切影響著城市建筑物的幾何形態(tài)與分布。從航拍圖像或者衛(wèi)星圖像上快速準確的獲取城市建筑物的信息不僅有利于地理空間數(shù)據(jù)的更新，而且對于有效監(jiān)測新增建筑等城市專題信息有重要意義。不僅如此，近年來基于衛(wèi)星圖像或者航拍圖像的建筑物識別與輪廓提取算法的提出與研究改良，更有助于實現(xiàn)對城市建筑物的識別和分類。其對GIS數(shù)據(jù)的獲得、對影像的理解、大比例尺制圖和及其它許多對遙感數(shù)據(jù)的應(yīng)用都具有重要的意義。基于此，本文從建筑物輪廓的幾何形態(tài)出發(fā)，對衛(wèi)星圖像中的建筑物輪廓的提取方法進行了研究。主要進行了如下幾方面工作：1、闡述了建筑物提取的根底理論。對典型城市建筑物進行了特征分析，學(xué)習(xí)并理解在建筑物的輪廓提取中所要用到的算法，從中選擇適宜的邊緣檢測與輪廓提取算法。2、在對已有方法進行總結(jié)歸納的根底上，系統(tǒng)的研究了基于灰度特征與二值數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的輪廓描述算法和基于邊緣特征的Hough變換直線提取算法，對這兩種算法進行改良，初步實現(xiàn)了典型城市建筑物的半自動提取。3、針對本文出現(xiàn)的方法進行編程實現(xiàn)，并針對試驗結(jié)果對這兩種方法進行綜合的檢測與評價，分析了這兩種方法的特點及缺乏。關(guān)鍵詞：衛(wèi)星圖像；建筑物輪廓；二值數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)；邊緣檢測；直線提取BuildingImageRecognitionandResearchAbstract:Withthecontinuingdevelopingofurbanization,theurbanpopulation,economicandotherfactorsarecloselyaffectingthecitybuilding’sgeometryanddistribution.Itisnotonlyconductivetothedataupdatingofgeospatial,butalsohasimportantsignificanceofthethematicinformationforeffectivemonitoringofnewcitybuildingsandsoonthataccessinginformationformthecitybuildingsaerialimagesorsatelliteimagesfastandaccurately.Moreover,inrecentyears,buildingonsatelliteimagestoidentifyandcontourextractionoraerialimageryandresearchtoimprovethealgorithmproposed,butalsohelpachievetheidentificationandclassificationofcitybuildings.ItsGISdataacquisition,imageunderstanding,largescalemappingandmanyotherapplicationsareofgreatsignificance.Thispaperisstartformthegeometryofthebuildingoutline,doingresearchoftheextractionmethodsforthebuildingoutlinewhichfromhighresolutionimages.Mainlyforthefollowingworkareas:Describesthebasictheoryofbuildingextraction.Urbanbuildingstypicalcharacteristicanalysis,systematicstudyofimageprocessingalgorithmstouseinextractionofthebuilding,fromwhichtoselecttheappropriatealgorithmforedgedetectionandcontourextraction.Onthebasisofsummarizingtheexistingmethods,theproposedfeatureextractionbasedongrayandbinarymathematicalmorphologythecontouredgedetectionalgorithmbasedonlinearHoughtransformalgorithm,thesemi-automaticextractionoftypicalurbanbuildings.Wewereagainsttheproposedmethodprogramming,andcomprehensivetestingandevaluationofthesetwomethodsforthetestresults,thecharacteristicsanddrawbacksofthetwomethods.Keywords:Satelliteimages,Buildingoutline,Binarymathematicalmorphology，Edgedetection，LineExtraction11目錄1緒論)Hough變換最大優(yōu)點是抗噪聲能力強，在較低的信噪比條件下，對能夠?qū)懗鰯?shù)學(xué)表達式的直線或曲線均可檢測到。它的缺點是：需要先作圖像二值化及邊緣檢測〔或是細化〕等圖像處理操作，導(dǎo)致原始圖像許多信息將損失。并且會產(chǎn)生過度連接的問題，不但提高了時間復(fù)雜度，而且產(chǎn)生的虛假線段對目標直線段的提取造成了干擾。4經(jīng)典Hough變換實驗結(jié)果圖4-12哈佛大學(xué)建筑群圖像圖4-13建筑群圖像Hough變換圖4-14西安石油大學(xué)新校區(qū)圖像圖4-15新校區(qū)圖像Hough變換圖像中的直線段提取結(jié)果如上圖所示，將直線段連接后可大致描繪出建筑物輪廓。由上圖實驗結(jié)果可以看出，經(jīng)典Hough變換容易導(dǎo)致原始圖像許多信息損失。并且會產(chǎn)生過度連接的問題，不但提高了時間復(fù)雜度，而且產(chǎn)生的虛假線段對目標直線段的提取造成了干擾。4.4本章小結(jié)本章提出了基于邊緣特征的建筑物輪廓提取算法，首先對邊緣檢測技術(shù)進行了介紹，包括邊緣的分析以及關(guān)于梯度的概念。并介紹了常用的邊緣檢測算子，進行編程實現(xiàn)后通過比擬發(fā)現(xiàn)Canny算子在抑制噪聲和邊緣提取方面效果都比擬理想，在參加噪聲的圖像中進行試驗，Canny算子的這一性能更能容易表達出來，而且得到的邊緣較清晰，連續(xù)性好。因此采用Canny算子進行隨后的直線段提取。在第三節(jié)中介紹了經(jīng)典Hough變換算法并編程實現(xiàn)。并由實驗結(jié)果得出，經(jīng)典Hough變換容易導(dǎo)致原始圖像許多信息損失。并且會產(chǎn)生過度連接的問題，不但提高了時間復(fù)雜度，而且產(chǎn)生的虛假線段對目標直線段的提取造成了干擾。該種方法仍需要改良。5總結(jié)與展望5.1總結(jié)本文針對高分辨率衛(wèi)星圖像中建筑物輪廓提取技術(shù)做了系統(tǒng)的研究，包括研究背景介紹、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀、圖像預(yù)處理技術(shù)、邊緣輪廓提取技術(shù)，并設(shè)計實現(xiàn)了不同復(fù)雜場景圖像中建筑物區(qū)域提取的處理算法。在“緒論〞局部，系統(tǒng)的總結(jié)了建筑物圖像識別的研究背景與研究意義，并針對國內(nèi)外的研究現(xiàn)狀提出了自己的研究思路與研究方向。第二章從理論上介紹了建筑物圖像預(yù)處理，包括建筑物的特征分析與常用的圖像增強算法。包括灰度變換算法與直方圖變換算法，并對兩種算法編程實現(xiàn)，對結(jié)果進行分析，通過比擬實驗結(jié)果發(fā)現(xiàn)，采用線性灰度變換方法增強圖像比照度的效果較好，它能根據(jù)圖像內(nèi)容調(diào)整圖像的比照度，調(diào)整后灰度直方圖形狀變化不大。而直方圖均衡化不考慮圖像內(nèi)容只是將直方圖進行均衡化處理，使直方圖均衡化后圖像看起來亮度過高。所以本文使用線性灰度變換增強圖像比照度。為下兩章的輪廓提取奠定了根底。第三章中系統(tǒng)的研究了基于灰度特征的建筑物輪廓提取算法，首先對圖像進行基于灰度的閾值分割后將圖像二值化，并通過二值數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)中的開啟與閉合運算解決二值圖像中的孔洞填充問題。最后通過邊緣檢測提取建筑物的輪廓，實驗發(fā)現(xiàn)這種算法具有較好的效果，但對有遮擋的建筑物的遮擋局部提取效果有待增強。第四章中系統(tǒng)的研究了基于邊緣特征的建筑物輪廓提取算法，首先對邊緣檢測技術(shù)進行了介紹，包括邊緣的分析以及關(guān)于梯度的概念。并介紹了常用的邊緣檢測算子，進行編程實現(xiàn)后通過比擬發(fā)現(xiàn)Canny算子在抑制噪聲和邊緣提取方面效果都比擬理想，在參加噪聲的圖像中進行試驗，Canny算子的這一性能更能容易表達出來，而且得到的邊緣較清晰，連續(xù)性好。因此采用Canny算子進行隨后的直線段提取。在第三節(jié)中介紹了經(jīng)典Hough變換算法并編程實現(xiàn)。在通過兩種方法進行建筑物的識別與輪廓提取后，發(fā)現(xiàn)基于灰度特征的建筑物輪廓提取算法效果較好，而基于邊緣特征的算法容易導(dǎo)致原始圖像許多信息損失。并且會產(chǎn)生過度連接的問題，不但提高了時間復(fù)雜度，而且產(chǎn)生的虛假線段也對目標直線段的提取造成了干擾。通過本文的研究發(fā)現(xiàn)，可以將基于灰度特征的建筑物提取與基于邊緣特征的建筑物提取兩種方法進行融合，通過對提取后的圖像進行單個像素點的相加，這樣既有了基于灰度特征提取的防止圖像中無關(guān)信息干擾的優(yōu)點，也具有了基于邊緣特征的直線提取的優(yōu)點。這可以作為今后的一個研究方向。5.2展望受到時間限制，本文只對局部類型建筑物的提取做了較為深入的研究，而且提出的方法也存在一些局限，離實用化還有很大的差距。今后將在以下幾個方面進一步研究：(1)對更多類型的建筑物建立描述模型，如不同影像分辨率、不同場景的城市和鄉(xiāng)村建筑物，建筑物在這些不同情況下呈現(xiàn)不同的特征。尋找不同類型的建筑物有效的穩(wěn)定的提取方法。(2)建筑物的識別是進行提取的關(guān)鍵，加強對對識別過程的研究。采用影像分割的方法提取建筑物是識別建筑物的開展方向，研究更加適合建筑物的影像分割算法有望更好的解決建筑物提取這一問題。(3)研究彩色圖像的邊緣檢測算法，以更多的利用光譜信息。將圖像分割與邊緣檢測結(jié)合起來，充分利用兩者的優(yōu)點。總之，要實現(xiàn)高分辨率圖像中地物的自動識別與精確提取還有很長的路要走，充滿了困難和挑戰(zhàn)。隨著數(shù)學(xué)、計算機學(xué)、模式識別和人工智能等學(xué)科的開展和測繪學(xué)科自身的進步，高分辨率圖像的分析和目標提取識別的理論和應(yīng)用必將產(chǎn)生新的突破，遙感影像的分析和目標自動提取識別必將成為現(xiàn)實，從而為遙感應(yīng)用、GIS數(shù)據(jù)的更新、GIS的應(yīng)用、制圖自動化等提供有利的條件。參考文獻[1]and,DetectingBuildingsinAerialImages[J],ComputerVision,GraphicsandImageProcessing,41(2),Feb1988:131-152.[2]R.B.1rvin,D.M.McKeown,Methodsforexploitingtherelationshipbetweenbuildingandtheirshadowsinaerialimagery[J],IEEETrans.System,Man,Cyber.19(6)1989：564-1575.[3]C.LinandR.Nevitia,Buildingdetectionanddescriptionfromasingleintensityimage[J],ComputerVisionandImageUnderstanding72(2),2021,101-121.[4]趙潔，李光耀等.基于小波變換的衛(wèi)星遙感地圖中的建筑物識別[J].計算機技術(shù)與開展，2021，18(11):243-246.[5]李巍岳，胡志斌等.利用邊緣檢測對高分辨率影像中建筑物的提取研究[J].遙感技術(shù)與應(yīng)用，2021，24〔4〕:502-506.[6]王大瑩,程新文等.在MATLAB平臺下基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)對LIDAR數(shù)據(jù)進行建筑物邊緣提取[J].測繪科學(xué)，2021，35〔1〕:172-173.[7]王永剛,馬彩霞等.基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的建筑物輪廓信息提取[J].國土資源遙感，2021(1):49-53.[8]王波，Hough變換在建筑物提取中的算法研究[J].城市勘測，2021(2):112-114.[9]趙月云,王波等.基于邊緣檢測的面向?qū)ο蠼ㄖ镄畔⑻崛J].城市勘測,2021(2):120-125.[10]趙國慶，岳東杰等.基于數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的建筑物分類提取后細化處理研究[J].水利工程與建筑工程學(xué)報,2021,10(1):105-108.[11][J].科學(xué)出版社,2021.[12]K.Ramar,S.Arumugam,EnhancementofNoisyandBlurredImages:FuzzyOperatorApproach.AdvancesinModelingandAnalysis[M],2021,(1):49-60.[13]章毓晉.圖像工程上冊:圖像處理和分析[M].北京:清華大學(xué)出版社,2021.87-97.[14]N.Otsu,Athresholdselectionmethodfromgray-levelhistogram[J],IEEETransactionsonSystemManCybernetics,1979,9(1):62-66.[15]王強,馬利莊.圖像二值化時圖像特征的保存[J].計算機輔助設(shè)計與圖形學(xué)學(xué)報,2021,746-750.[16]章毓晉.圖像工程中冊:圖像處理和分析[M].北京:清華大學(xué)出版社,2021.368-398.[17]陳光，遙感圖像中建筑物識別與變化檢測.南京理工大學(xué)碩士學(xué)位論文，2021.[18]秦襄陪，鄭賢中等.Matlab圖像處理寶典[M]-350.[19]HOHNCANNY,MEMBERIEEEcanny_AComputationalApproachtoEdgeDetection[J].PatternAnalysisandMachineIntelligence,1986,8:679-698.[20]周俊等，基于區(qū)域分割合并的建筑物半自動提取方法[J].海洋測繪,2021,1：58-60.[21]MilanS 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咖啡店創(chuàng)業(yè)計劃書第一部分：背景在中國，人們越來越愛喝咖啡。隨之而來的咖啡文化充滿生活的每個時刻。無論在家里、還是在辦公室或各種社交場合，人們都在品著咖啡?？Х戎饾u與時尚、現(xiàn)代生活聯(lián)系在一齊。遍布各地的咖啡屋成為人們交談、聽音樂、休息的好地方，咖啡豐富著我們的生活，也縮短了你我之間的距離，咖啡逐漸發(fā)展為一種文化。隨著咖啡這一有著悠久歷史飲品的廣為人知，咖啡正在被越來越多的中國人所理解。第二部分：項目介紹第三部分：創(chuàng)業(yè)優(yōu)勢目前大學(xué)校園的這片市場還是空白，競爭壓力小。而且前期投資也不是很高，此刻國家鼓勵大學(xué)生畢業(yè)后自主創(chuàng)業(yè)，有一系列的優(yōu)惠政策以及貸款支持。再者大學(xué)生往往對未來充滿期望，他們有著年輕的血液、蓬勃的朝氣，以及初生牛犢不怕虎的精神，而這些都是一個創(chuàng)業(yè)者就應(yīng)具備的素質(zhì)。大學(xué)生在學(xué)校里學(xué)到了很多理論性的東西，有著較高層次的技術(shù)優(yōu)勢，現(xiàn)代大學(xué)生有創(chuàng)新精神，有對傳統(tǒng)觀念和傳統(tǒng)行業(yè)挑戰(zhàn)的信心和欲望，而這種創(chuàng)新精神也往往造就了大學(xué)生創(chuàng)業(yè)的動力源泉，成為成功創(chuàng)業(yè)的精神基礎(chǔ)。大學(xué)生創(chuàng)業(yè)的最大好處在于能提高自己的潛力、增長經(jīng)驗，以及學(xué)以致用;最大的誘人之處是透過成功創(chuàng)業(yè)，能夠?qū)崿F(xiàn)自己的理想，證明自己的價值。第四部分：預(yù)算1、咖啡店店面費用咖啡店店面是租賃建筑物。與建筑物業(yè)主經(jīng)過協(xié)商，以合同形式達成房屋租賃協(xié)議。協(xié)議資料包括房屋地址、面積、結(jié)構(gòu)、使用年限、租賃費用、支付費用方法等。租賃的優(yōu)點是投資少、回收期限短。預(yù)算10-15平米店面，啟動費用大約在9-12萬元。2、裝修設(shè)計費用咖啡店的滿座率、桌面的周轉(zhuǎn)率以及氣候、節(jié)日等因素對收益影響較大?？Х瑞^的消費卻相對較高，主要針對的也是學(xué)生人群，咖啡店布局、格調(diào)及采用何種材料和咖啡店效果圖、平面圖、施工圖的設(shè)計費用，大約6000元左右3、裝修、裝飾費用具體費用包括以下幾種。(1)外墻裝飾費用。包括招牌、墻面、裝飾費用。(2)店內(nèi)裝修費用。包括天花板、油漆、裝飾費用，木工、等費用。(3)其他裝修材料的費用。玻璃、地板、燈具、人工費用也應(yīng)計算在內(nèi)。整體預(yù)算按標準裝修費用為360元/平米，裝修費用共360*15=5400元。4、設(shè)備設(shè)施購買費用具體設(shè)備主要有以下種類。(1)沙發(fā)、桌、椅、貨架。共計2250元(2)音響系統(tǒng)。共計450(3)吧臺所用的烹飪設(shè)備、儲存設(shè)備、洗滌設(shè)備、加工保溫設(shè)備。共計600(4)產(chǎn)品制造使用所需的吧臺、咖啡杯、沖茶器、各種小碟等。共計300凈水機，采用美的品牌，這種凈水器每一天能生產(chǎn)12l純凈水，每一天銷售咖啡及其他飲料100至200杯，價格大約在人民幣1200元上下?？Х葯C，咖啡機選取的是電控半自動咖啡機，咖啡機的報價此刻就應(yīng)在人民幣350元左右，加上另外的附件也不會超過1200元。磨豆機，價格在330―480元之間。冰砂機，價格大約是400元一臺，有點要說明的是，最好是買兩臺，不然夏天也許會不夠用。制冰機，從制冰量上來說，一般是要留有富余。款制冰機每一天的制冰量是12kg。價格稍高550元，質(zhì)量較好，所以能夠用很多年，這么算來也是比較合算的。5、首次備貨費用包括購買常用物品及低值易耗品，吧臺用各種咖啡豆、奶、茶、水果、冰淇淋等的費用。大約1000元6、開業(yè)費用開業(yè)費用主要包括以下幾種。(1)營業(yè)執(zhí)照辦理費、登記費、保險費;預(yù)計3000元(2)營銷廣告費用;預(yù)計450元7、周轉(zhuǎn)金開業(yè)初期，咖啡店要準備必須量的流動資金，主要用于咖啡店開業(yè)初期的正常運營。預(yù)計2000元共計： 120000+6000+5400+2250+450+600+300+1200+1200+480+400+550+1000+3000+450+2000=145280元第五部分：發(fā)展計劃1、營業(yè)額計劃那里的營業(yè)額是指咖啡店日常營業(yè)收入的多少。在擬定營業(yè)額目標時，必須要依據(jù)目前市場的狀況，再思考到咖啡店的經(jīng)營方向以及當(dāng)前的物價情形，予以綜合衡量。按照目前流動人口以及人們對咖啡的喜好預(yù)計每一天的營業(yè)額為400-800，根據(jù)淡旺季的不同可能上下浮動2、采購計劃依據(jù)擬訂的商品計劃，實際展開采購作業(yè)時，為使采購資金得到有效運用以及商品構(gòu)成達成平衡，務(wù)必針對設(shè)定的商品資料排定采購計劃。透過營業(yè)額計劃、商品計劃與采購計劃的確立，我們不難了解，一家咖啡店為了營業(yè)目標的達成，同時有效地完成商品構(gòu)成與靈活地運用采購資金，各項基本的計劃是不可或缺的。當(dāng)一家咖啡店設(shè)定了營業(yè)計劃、商品計劃及采購計劃之后，即可依照設(shè)定的采購金額進行商品的采購。經(jīng)過進貨手續(xù)檢驗、標價之后，即可寫在菜單上。之后務(wù)必思考的事情，就是如何有效地將這些商品銷售出去。3、人員計劃為了到達設(shè)定的經(jīng)營目標，經(jīng)營者務(wù)必對人員的任用與工作的分派有一個明確的計劃。有效利用人力資源，開展人員培訓(xùn)，都是我們務(wù)必思考的。4、經(jīng)費計劃經(jīng)營經(jīng)費的分派是管理的重點工作。通常能夠?qū)⒖Х鹊杲?jīng)營經(jīng)費分為人事類費用(薪資、伙食費、獎金等)、設(shè)備類費用(修繕費、折舊、租金等)、維持類費用(水電費、消耗品費、事務(wù)費、雜費等)和營業(yè)類費用(廣告宣傳費、包裝費、營業(yè)稅等)。還能夠依其性質(zhì)劃分成固定費用與變動費用。我們要針對過去的實際業(yè)績設(shè)定可能增加的經(jīng)費幅度。5、財務(wù)計劃財務(wù)計劃中的損益計劃最能反映全店的經(jīng)營成果。咖啡店經(jīng)營者在營運資金的收支上要進行控制，以便做到經(jīng)營資金合理的調(diào)派與運用?？傊陨纤械牧椈居媱?營業(yè)額、商品采購、銷售促進、人員、經(jīng)費、財務(wù))是咖啡店管理不可或缺的。當(dāng)然，有一些咖啡店為求管理上更深入，也能夠配合工作實際需要制訂一些其他輔助性計劃。第六部分：市場分析2019-2021年中國咖啡市場經(jīng)歷了高速增長的階段，在此期間咖啡市場總體銷售的復(fù)合增長率到達了17%;高速增長的市場為咖啡生產(chǎn)企業(yè)帶給了廣闊的市場空間，國外咖啡生產(chǎn)企業(yè)如雀巢、卡夫、ucc等企業(yè)紛紛加大了在中國的投資力度，為爭取未來中國咖啡市場的領(lǐng)先地位打下了良好的基礎(chǔ)。咖啡飲料主要是指速溶咖啡和灌裝即飲