基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法、设备及系统

本发明涉及图像分析，具体涉及一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法、设备及系统。

背景技术：

1、耕地道路检测作为耕地保护和利用的重要手段，对于掌握耕地利用现状、核查土地统计数据、监督土地利用情况以及保护耕地质量等方面都具有重要意义，因此，对耕地道路的准确识别是实现精准农业管理的基础。

2、随着遥感技术的快速发展，特别是遥感卫星图像的广泛应用，为耕地道路检测提供了全新的技术手段。由于大区域性的耕地中，农田呈方块状分布，耕地道路则往往会呈现出直线的形态，所以现有技术通常利用霍夫直线检测对遥感卫星图像进行图像处理，从而识别并提取出其中的耕地道路。但是由于农田中的庄稼排列往往会呈现出与道路形态相似的线性特征，故仅对图像使用霍夫直线检测会导致图像中庄稼的排布的线性特征被误判为耕地道路，从而造成最终耕地道路检测结果的准确度较低。

技术实现思路

1、为了解决仅对图像使用霍夫直线检测会导致图像中庄稼的排布的线性特征被误判为耕地道路，从而造成最终耕地道路检测结果的准确度较低的技术问题，本发明的目的在于提供一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法、设备及系统，所采用的技术方案具体如下：

2、获取同一耕地区域在不同时间下的耕地遥感卫星图像；

3、基于霍夫直线变换算法对每个时间下的耕地遥感卫星图像进行检测，并在霍夫空间中，获取每个参数组合的投票值；综合每个参数组合在所有时间下的耕地遥感卫星图像中的投票值，从而筛选出疑似耕地道路直线；

4、在每个时间下的耕地遥感卫星图像中，分析疑似耕地道路直线之间的位置分布关系，确定每条疑似耕地道路直线的道路拓扑关系值；在所有时间下的耕地遥感卫星图像中，基于每条疑似耕地道路直线的道路拓扑关系值之间的波动情况，确定真实耕地道路因子；

5、融合分析每条疑似耕地道路直线对应的参数组合的所有投票值以及真实耕地道路因子，得到真实耕地道路评估值；基于所述真实耕地道路评估值在所有疑似耕地道路直线中筛选出真实耕地道路。

6、进一步地，所述疑似耕地道路直线的获取方法包括：

7、将每个参数组合在所有时间下的耕地遥感卫星图像中的投票值的均值进行归一化后的值，作为每个参数组合对应直线的得分率；

8、在所有参数组合对应的直线中，将大于预设阈值的得分率对应的直线作为疑似耕地道路直线。

9、进一步地，所述道路拓扑关系值的获取方法包括：

10、在每个时间下的耕地遥感卫星图像中，获取所有疑似耕地道路直线之间的交点；

11、对于任意一个交点，计算该交点形成的所有角度之间的差异情况，得到每个交点对应的道路拓扑因子；

12、对于每个时间下的耕地遥感卫星图像中的任意一条疑似耕地道路直线，将该疑似耕地道路直线上的所有交点对应的道路拓扑因子进行均值化处理，得到该疑似耕地道路直线的道路拓扑关系值。

13、进一步地，所述道路拓扑因子的获取方法包括：

14、对于任意一个交点，在该交点形成的所有角度中，将任意两个角度进行组合，得到所有不重复的角度组合；

15、计算每个角度组合中两个角度的差值绝对值，作为角度偏差值；

16、基于该交点对应的所有角度组合的角度偏差值，确定该交点对应的道路拓扑因子，且所述道路拓扑因子与角度偏差值呈负相关。

17、进一步地，所述真实耕地道路因子的获取方法包括：

18、当某条疑似耕地道路直线在某个时间下的耕地遥感卫星图像中不存在时，则将该条疑似耕地道路直线在该时间下的耕地遥感卫星图像中的道路拓扑关系值记作0；

19、将每条疑似耕地道路直线在所有时间下的耕地遥感卫星图像中的道路拓扑关系值的均值作为均值特征值；

20、将每条疑似耕地道路直线在每个时间下的耕地遥感卫星图像中的道路拓扑关系值与所述均值特征值的差值绝对值，作为偏差因子；

21、将每条疑似耕地道路直线的所有偏差因子的均值进行负相关映射并归一化后的值，作为所述真实耕地道路因子。

22、进一步地，所述真实耕地道路评估值的获取方法包括：

23、将每条疑似耕地道路直线的真实耕地道路因子与预设权重值的乘积，作为第一真实耕地道路评估因子；

24、将预设权重值进行负相关映射后的值与每条疑似耕地道路直线的得分率的乘积，作为第二真实耕地道路评估因子；

25、将每条疑似耕地道路直线的第一真实耕地道路评估因子与第二真实耕地道路评估因子的和值进行归一化后的值，作为每条疑似耕地道路直线的真实耕地道路评估值。

26、进一步地，所述真实耕地道路的获取方法包括：

27、在所有疑似耕地道路直线中，将真实耕地道路评估值大于预设道路阈值的疑似耕地道路直线作为真实耕地道路直线，从而得到所述真实耕地道路直线对应的真实耕地道路。

28、进一步地，所述投票值的获取方法包括：

29、基于霍夫直线变换算法对每个时间下的耕地遥感卫星图像进行检测时，在霍夫空间中，每当边缘像素点符合某个参数组合时，该参数组合在累加器数组中的对应值加1，从而得到每个参数组合在累加器数组中的对应值；

30、将每个参数组合在累加器数组中的对应值进行和值归一化后的值，作为每个参数组合在每个时间下的耕地遥感卫星图像中的投票值。

31、一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测系统，所述系统包括：

32、图像数据获取模块，用于获取同一耕地区域在不同时间下的耕地遥感卫星图像；

33、疑似耕地道路筛选模块，用于基于霍夫直线变换算法对每个时间下的耕地遥感卫星图像进行检测，并在霍夫空间中，获取每个参数组合的投票值；综合每个参数组合在所有时间下的耕地遥感卫星图像中的投票值，从而筛选出疑似耕地道路直线；

34、耕地道路拓扑分析模块，用于在每个时间下的耕地遥感卫星图像中，分析疑似耕地道路直线之间的位置分布关系，确定每条疑似耕地道路直线的道路拓扑关系值；在所有时间下的耕地遥感卫星图像中，基于每条疑似耕地道路直线的道路拓扑关系值之间的波动情况，确定真实耕地道路因子；

35、真实耕地道路筛选模块，用于融合分析每条疑似耕地道路直线对应的参数组合的所有投票值以及真实耕地道路因子，得到真实耕地道路评估值；基于所述真实耕地道路评估值在所有疑似耕地道路直线中筛选出真实耕地道路直线。

36、一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测设备，包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行时实现任意一项所述一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法的步骤。

37、本发明具有如下有益效果：

38、本发明在对遥感卫星图像中的耕地道路进行检测时，在基于对图像进行霍夫直线检测处理的基础上，进一步的分析耕地道路的直线性特征与农田庄稼排布的直线性特征之间的差别，从而有助于获取更加准确的耕地道路检测结果。鉴于农田庄稼具有季节性的特征，所以获取了同一耕地区域在不同时间下的耕地遥感卫星图像，作为后续分析过程的基础。然后基于耕地道路的直线性特征，对每个时间下的耕地遥感卫星图像进行霍夫直线检测，并且在霍夫空间中，获取了每个参数组合的投票值，每个参数组合即表征了每条直线；并综合每个参数组合在所有时间下的耕地遥感卫星图像中的投票值，可以初步筛选出疑似耕地道路直线，此时的疑似耕地道路直线中包括了耕地道路对应的直线以及农田庄稼对应的直线，需要对其进行进一步的区分。因为耕地道路的分布特征通常遵循着一定的拓扑关系，穿插在呈现方块状的耕地农田中，所以往往呈现出网格状的拓扑特征，故分析了疑似耕地道路直线之间的位置分布关系，确定了每条疑似耕地道路直线的道路拓扑关系值。进一步地，由于农田里的庄稼具有季节性的特征，而耕地道路则较为固定，所以耕地道路的拓扑关系不会随着时间季节的变化而变化，故在所有时间下，分析疑似耕地道路直线的道路拓扑关系值的波动变化情况，确定了真实耕地道路因子，此时真实耕地道路因子则可做为评价疑似耕地道路直线是否代表真实耕地道路的依据。最后融合每条疑似耕地道路直线对应的参数组合的所有投票值以及真实耕地道路因子，得到真实耕地道路评估值，从而筛选出真实耕地道路。综上所述，本发明结合了多时相特征以及耕地道路的拓扑关系，有效提高了耕地道路检测的准确度。

技术特征：

1.一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法，其特征在于，所述疑似耕地道路直线的获取方法包括：

3.根据权利要求1所述的一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法，其特征在于，所述道路拓扑关系值的获取方法包括：

4.根据权利要求3所述的一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法，其特征在于，所述道路拓扑因子的获取方法包括：

5.根据权利要求1所述的一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法，其特征在于，所述真实耕地道路因子的获取方法包括：

6.根据权利要求2所述的一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法，其特征在于，所述真实耕地道路评估值的获取方法包括：

7.根据权利要求1所述的一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法，其特征在于，所述真实耕地道路的获取方法包括：

8.根据权利要求1所述的一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法，其特征在于，所述投票值的获取方法包括：

9.一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测系统，其特征在于，所述系统包括：

10.一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测设备，其特征在于，包括处理器和存储器，存储器中存储有至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集，至少一条指令、至少一段程序、代码集或指令集由处理器加载并执行时实现如权利要求1-8任意一项所述一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法的步骤。

技术总结
本发明涉及图像分析技术领域，具体涉及一种基于遥感卫星图像的耕地道路检测方法、设备及系统。获取同一耕地区域在不同时间下的耕地遥感卫星图像，然后利用霍夫直线检测技术综合多个时间下的直线提取结果，得到疑似耕地道路直线。随后，分析这些直线间的位置分布关系，计算每条疑似耕地道路直线的道路拓扑关系值，并考虑庄稼季节性变化对拓扑关系稳定性的影响，基于道路拓扑关系值的波动情况得到真实耕地道路因子。最终，结合直线检测的投票值与真实耕地道路因子，评估并筛选出真实的耕地道路，显著提高了耕地道路检测的准确性和可靠性。该方法有效融合了多时相数据与空间拓扑分析，为精准农业和土地资源管理提供了有力支持。

技术研发人员：王玲玉,陈全,崔亮
受保护的技术使用者：贵州轻工职业技术学院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5