1、第 卷 第 期 年 月 北 京 测 绘 引 文 格 式：彭 刚 跃，郭 珍 珍，何 齐 学 基 于 模 型 的 地 物 边 界 边 缘 优 化 方 法 北 京 测 绘，（）：，（）：收 稿 日 期 作 者 简 介 彭 刚 跃（），男，四 川 乐 山 人，硕 士，工 程 师，研 究 方 向 为 数 字 图 像 处 理。：基 于 模 型 的 地 物 边 界 边 缘 优 化 方 法彭 刚 跃 郭 珍 珍 何 齐 学（河 南 省 水 利 勘 测 设 计 研 究 有 限 公 司，河 南 郑 州，；黄 河 水 文 勘 察 测 绘 局，河 南 郑 州，；河 南 省 第 二 建 设 集 团 有 限 公 司，河
2、 南 新 乡，）摘 要 采 用 梯 度 矢 量 流（）模 型 对 自 动 提 取 的 地 物 边 界 进 行 优 化，可 以 在 一 定 程 度 上 提 高 其 与实 际 边 界 的 匹 配 度，但 模 型 进 行 边 缘 优 化 在 计 算 过 程 中 容 易 受 到 周 围 突 变 点 或 突 变 区 域 的 影 响，导 致部 分 点 位 偏 离 真 实 边 界。本 文 对 模 型 进 行 改 进，分 别 对 道 路 和 海 岸 线 边 界 进 行 优 化，提 高 提 取 结 果 与实 际 边 界 的 匹 配 程 度。关 键 词 边 缘 优 化；梯 度 矢 量 流 模 型；地 物 提 取
3、中 图 分 类 号 文 献 标 识 码 文 章 编 号（）引 言采 用 计 算 机 对 遥 感 影 像 进 行 地 物 的 自 动 化提 取 时，得 到 的 边 界 难 以 与 实 际 边 界 相 匹 配，在提 取 之 后 需 要 采 用 一 定 的 方 法 优 化 提 取 结果。在 现 阶 段 的 边 缘 优 化 研 究 中，活 动 轮 廓（：）模 型 应 用 较 为 普 遍，研 究 者 在 采 用 模 型 时 做 出 了 多 种 改 进，比较 经 典 的 包 括：气 球 力（）模型，距 离（）模 型，梯 度 矢 量 流（，）模 型，而 模 型 由于 其 稳 定 和 准 确 的 特 点，受
4、到 大 量 学 者 的 关注，现 已 广 泛 应 用 于 医 学、人 工 智 能 等 领 域。本 文 对 模 型 的 原 理 和 实 验 数 据 进 行 分析，在 此 基 础 上 提 出 一 种 改 进 的 模 型，应 用于 遥 感 影 像 中 的 地 物 边 界 提 取 与 优 化，通 过 对 该模 型 的 分 析 和 实 例 验 证，证 明 本 方 法 能 够 有 效 地避 免 边 界 偏 向 影 像 灰 度 值 的 突 变 点，更 加 贴 近 真实 的 地 物 边 界。模 型 模 型 模 型 是 由 等 于 年 提 出，其 思想 是 通 过 把 图 像 上 的 底 层 信 息 和 地 物
5、 的 高 层 知识 进 行 结 合，综 合 考 虑 图 像 中 地 物 轮 廓 的 几 何 特征 与 图 像 整 体 的 内 部 特 征，计 算 能 量 函 数 并 进 行迭 代，逐 渐 趋 近 其 真 实 边 界，最 终 确 定 地 物 的 轮廓，其 计 算 过 程 就 是 图 像 力 平 衡 的 过 程。假 设 在 图 像 中，、表 示 初 始 提 取 的 轮 廓 线的 坐 标，轮 廓 线 的 数 学 表 示 为（）（），（）（）将 轮 廓 线 的 能 量 函 数 定 义 为（）（）（）式 中，是 指 轮 廓 线 的 内 部 能 量，与 轮 廓 线 的 平滑 和 连 续 性 有 关；是 指
6、 轮 廓 线 的 外 部 能 量，与图 像 整 体 有 关，其 定 义 分 别 为（）（）（）（）（）第 卷 第 期 彭 刚 跃，郭 珍 珍，何 齐 学 基 于 模 型 的 地 物 边 界 边 缘 优 化 方 法式 中，与 曲 线 的 连 续 性 有 关；与 曲 线 的 刚 性 有关。当 等 于 时，曲 线 可 能 出 现 断 点；当 等于 时，曲 线 出 现 转 折 点。（，）（，）（）式 中，是 指 梯 度 算 子；（，）代 表 方 差 为 均值 为 的 二 维 高 斯 滤 波 算 子。模 型梯 度 矢 量 流 模 型（模 型）是 在 模型 的 基 础 上，将 梯 度 向 量 流 作 为
7、图 像 力，代 替 原来 的 外 力，其 中，梯 度 向 量 流 的 数 学 表 示 为（，）（，），（，）（）式 中，、代 表 图 像 中（，）点 位 置 沿 着 两 个 方 向的 梯 度，由 极 小 化 式（）的 能 量 泛 函 来 计 算（）（）式 中，是 人 工 给 定 的 权 重；是 图 像 的 梯 度。为 了 使 得 最 小，需 满 足 方 程（）。（）（）（）（）（）式 中，表 示 算 子；和 是 指 表 示 图像 沿 着 轴 和 轴 方 向 的 偏 导 数。上 述 式 子 经 过离 散 化 后 可 以 得 到（，）（，）（，）（，）（，）（，）（，）（，）（，）（，）（，）（，
8、）（）基 于 上 述 理 论，本 文 采 用 模 型 对提 取 得 到 的 边 缘 进 行 优 化 处 理，参 数 选 择.，.，.，以 道 路 与 海 岸 线 为例，分 析 该 模 型 的 优 化 结 果 如 图 所 示。（）原 始 道 路 边 界（）优 化 后 的 道 路 边 界（）原 始 海 岸 线（）优 化 后 的 海 岸 线图 模 型 边 缘 优 化 结 果 图从 图 可 以 看 出，海 岸 线 和 道 路 优 化 后 的 边界 与 真 实 边 界 存 在 部 分 区 域 重 合 度 不 高 的 情 况，这 是 由 于 采 用 模 型 的 计 算 规 则 主 要 基 于 梯度 矢 量
9、 流，易 受 到 周 围 图 像 突 变 的 影 响，使 得 曲线 在 移 动 过 程 中 逐 渐 偏 向 图 像 突 变 的 区 域。改 进 的 模 型由 于 上 述 问 题 存 在，本 文 提 出 将 兴 趣 地 物 的灰 度 值 加 入 该 模 型 的 外 部 能 量 中，对 模 型 的算 法 进 行 改 进。若 兴 趣 地 物 的 灰 度 均 值 为，灰度 阈 值 范 围 为，根 据 和 将 图 像 分 为 属 于兴 趣 区 域 的 点 集 和 不 属 于 兴 趣 区 域 的 点 集。对 中 的 每 个 点 计 算 其 距 离 中 点 最 近 的 距 离作 为 该 点 的 势 能，对
10、中 的 每 个 点 计 算 其 与 中 点 最 近 的 距 离 作 为 该 点 的 势 能。模 型 中 的 外 部 能 量 函 数 可 以 表 示 为（）（）式 中，表 示 由 图 像 梯 度 矢 量 流 构 成 的 外 部 能量；是 指 距 离 势 能；为 权 重 参 数，取 值 范 围 为（），时，外 部 能 量 由 距 离 势 能 构 成，时，外 部 能 量 由 梯 度 矢 量 流 构 成。通 过 数 值 化 实 现 后 得 到 外 部 能 量 函 数 的 偏导 数 为（，）（，）（）（，）（，）（）（）式 中，（，）、（，）分 别 表 示 离 散 化 之后 得 到 的 结 果；、分 别
11、 表 示 距 离 势 能沿 着、方 向 的 偏 导 数。采 用 该 方 法 对 海 岸 线 和道 路 的 初 始 轮 廓 进 行 优 化，其 流 程 如 图 所 示。实 例 分 析对 模 型 进 行 上 述 改 进 后，与 原 来 的 计算 方 法 相 比 增 加 了 图 像 外 部 能 量 的 来 源 构 成，减 弱 了 梯 度 矢 量 流 对 边 缘 优 化 过 程 的 影 响，用该 方 法 对 道 路 和 海 岸 线 的 初 始 轮 廓 进 行 优 化，与 模 型 优 化 的 结 果 进 行 对 比，得 到 结 果 如图 所 示。北 京 测 绘 第 卷 第 期图 改 进 的 模 型 计
12、算 流 程 图（）优 化 的 道 路（）改 进 的 优 化 的 道 路（）优 化 的 海 岸 线（）改 进 的 优 化 的 海 岸 线图 改 进 的 模 型 计 算 结 果 对 比从 图 可 以 看 出，图（）与 图（）中 有 少量 点 位 向 干 扰 区 域 靠 近，使 得 曲 线 偏 离 道 路 或 海岸 线 边 界，这 是 由 于 图 像 中 存 在 灰 度 值 突 变 的 点或 区 域，使 得 边 界 曲 线 在 用 模 型 计 算 时 会 偏向 该 类 区 域，影 响 优 化 结 果。图（）与 图（）中 较 好 地 消 除 了 该 类 影 响，避 免 陷 入 干 扰 区 域，与 实
13、际 边 界 贴 合 程 度 较 高，点 位 分 布 效 果 较 好。结 束 语通 过 模 型 可 以 将 计 算 机 提 取 的 初 始 轮廓 进 行 边 缘 优 化，但 由 于 模 型 本 身 的 局 限，其 较易 受 到 周 围 图 像 突 变 区 域 的 影 响，使 得 优 化 结 果偏 离 真 实 边 界。本 文 首 先 对 模 型 和 模 型 的 原 理 进 行 分 析，在 模 型 的 基 础 上 将 距离 势 能 加 入 计 算，与 梯 度 矢 量 流 共 同 构 成 模 型 的外 部 能 量。通 过 实 验 分 析 可 以 看 出，该 方 法 可 以有 效 改 善 周 围 图 像
14、 的 突 变 对 优 化 结 果 造 成 的 影响，优 化 结 果 与 实 际 边 界 匹 配 程 度 较 高，在 模 型 的 基 础 上 增 加 了 参 数 输 入，增 加 了 模 型 复 杂度，减 少 参 数、提 高 自 动 化 程 度 将 是 需 要 进 一 步研 究 的 方 向。参 考 文 献 王 常 颖 基 于 数 据 挖 掘 的 遥 感 影 像 海 岸 带 地 物 分 类 方 法 研 究 青 岛：中 国 海 洋 大 学，张 宏 伟 基 于 遥 感 影 像 的 海 岛（礁）提 取 技 术 研 究 郑 州：信 息 工 程 大 学，周 瑜，张 朝 阳，钱 方 明，等 基 于 遥 感 影
15、像 的 海 岛（礁）自 动 提取 技 术 研 究：第 十 八 届 十 三 省 市 光 学 学 术 会 议 论 文 集 上 海：上 海 市 红 外 与 遥 感 学 会，闫 利，赵 展，聂 倩，等 利 用 规 则 进 行 高 分 辨 率 遥 感 影 像 地 物提 取 武 汉 大 学 学 报（信 息 科 学 版），（）：张 现 峰，张 永 红，仲 伟 凡 基 于 极 化 雷 达 影 像 的 海 岛 礁 提 取 遥 感 信 息，（）：崔 新 春，裘 季 冰，张 文 龙 基 于 小 波 变 换 和 数 学 形 态 学 的 人 造景 物 提 取 上 海 师 范 大 学 学 报（自 然 科 学 版），（）：
16、张 义 生 居 民 地 的 提 取 与 边 缘 优 化 郑 州：信 息 工 程 大学，翟 辉 琴，王 明 孝 小 波 变 换 和 数 学 形 态 学 的 高 分 辨 率 图 像 居民 地 识 别 地 球 信 息 科 学，（）：唐 伟，赵 书 河 基 于 和 模 型 的 高 分 辨 率 遥 感 图 像四 元 数 空 间 道 路 提 取 遥 感 学 报，（）：施 海 亮 基 于 模 型 的 高 分 辨 率 遥 感 影 像 道 路 提 取 方法 研 究 南 京：河 海 大 学，金 飞 基 于 纹 理 特 征 的 遥 感 影 像 居 民 地 提 取 技 术 研 究 郑 州：信 息 工 程 大 学，施
17、海 亮，周 绍 光，徐 勇 基 于 模 型 的 高 分 辨 率 遥 感 影像 城 区 道 路 提 取 方 法 研 究 大 气 与 环 境 光 学 学 报，（）：田 丽 丽 基 于 模 型 的 轮 廓 提 取 方 法 研 究 西安：陕 西 师 范 大 学，汪 强，何 毅 斌，吴 林 慧，等 基 于 改 进 模 型 的 感 兴趣 区 域 轮 廓 提 取 方 法 机 械 工 程 与 自 动 化，（）：，祝 世 平，高 洁 基 于 变 化 检 测 和 改 进 的 模 型 的 运动 目 标 轮 廓 提 取 光 电 子 激 光，（）：第 卷 第 期 彭 刚 跃，郭 珍 珍，何 齐 学 基 于 模 型 的
18、地 物 边 界 边 缘 优 化 方 法，（，；，；，）：（），：；（）；北 京 测 绘 年 编 委 会 会 议 顺 利 召 开 北 京 测 绘 年 编 委 会 会 议 于 年 月 日 在 线 上 召 开，本 次 会 议 以“提 高 采 编 质 量，争创 核 心 期 刊”为 主 题。北 京 测 绘 学 会 理 事 长、北 京 测 绘 编 委 会 主 任、主 编 杨 伯 钢 工 程 勘 察 大 师 和 来 自全 国 各 大 高 校、科 研 院 所 的 编 委 以 及 编 辑 部 有 关 人 员 共 余 人 出 席。杨 伯 钢 理 事 长 主 持 会 议 并 致 辞。他 表 示，在 过 去 一 年
19、中，编 委 会 和 编 辑 部 团 结 协 作、共 同 努 力，克服 了 诸 多 不 利 因 素，多 措 并 举 地 开 展 出 版 编 辑 工 作。在 期 刊 出 版、学 术 推 广 等 方 面 取 得 了 新 的 进 展，期刊 质 量 提 高 明 显，首 次 进 入 日 本 科 学 技 术 振 兴 机 构 数 据 库 收 录 期 刊。他 强 调 刊 物 建 设 要 把 社 会 效益 放 在 首 位，希 望 刊 物 继 续 服 务 科 技、服 务 社 会、再 上 新 台 阶。编 辑 部 主 任 张 保 钢 向 与 会 编 委 汇 报 了 本 年 度 北 京 测 绘 的 整 体 情 况。内 容
20、 主 要 包 括 期 刊 和 编 辑部 建 设 情 况、期 刊 栏 目 建 设 及 审 稿 情 况、主 办 和 参 加 社 会 活 动 情 况、期 刊 影 响 力 情 况、稿 源 和 出 版 情 况及 来 年 打 算 等。编 辑 部 对 刊 物 未 来 的 办 刊 方 向、选 题 策 划 等 方 面 内 容 作 了 规 划。由 于 机 构 变 更，编 委会 一 致 同 意 增 补 北 京 市 测 绘 设 计 研 究 院 战 略 发 展 部 部 长 关 丽 博 士、教 授 级 高 工 为 北 京 测 绘 期 刊 编委。与 会 编 委 认 真 听 取 和 审 议 了 编 辑 部 的 工 作 报 告，对 编 辑 部 的 工 作 予 以 肯 定，并 在 选 题 策 划、争 创 核心 期 刊 等 方 面 展 开 讨 论：进 一 步 明 晰 办 刊 方 向，优 化 选 题 策 划，试 验 专 家 约 稿 制，提 高 刊 物 学 术 水 平。下 一 步，编 辑 部 将 在 编 委 会 的 领 导 下，针 对 以 上 建 议 开 展 工 作，继 续 提 升 学 术 水 平，提 高 服 务 质 量，为 广大 科 技 工 作 者 提 供 更 好 的 学 术 交 流 和 创 新 成 果 展 示 平 台。（文 张 保 钢）
