恭喜同濟大學游田獲國家專利權
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龍圖騰網恭喜同濟大學申請的專利一種基于虛擬遙感影像的建筑高度智能識別方法獲國家發明授權專利權,本發明授權專利權由國家知識產權局授予,授權公告號為:CN114743095B 。
龍圖騰網通過國家知識產權局官網在2025-03-21發布的發明授權授權公告中獲悉:該發明授權的專利申請號/專利號為:202210273569.X,技術領域涉及:G06V20/10;該發明授權一種基于虛擬遙感影像的建筑高度智能識別方法是由游田;王偉設計研發完成,并于2022-03-19向國家知識產權局提交的專利申請。
本一種基于虛擬遙感影像的建筑高度智能識別方法在說明書摘要公布了:本發明公開了一種基于虛擬遙感影像的建筑高度智能識別方法,包括推算遙感圖像的方位角和高度角、生成隨機參數的建筑輪廓、生成虛擬衛星遙感影像、訓練卷積神經網絡、自動化提取建筑高度信息等五個交替運行的步驟。本發明的識別方法可以生成大量的參數隨機的虛擬遙感圖像,訓練得到的卷積神經網絡具有良好的泛化性能和自動化能力,能夠綜合利用建筑陰影、建筑邊緣等信息進行建筑高度信息提取,提高了識別精度;采用一邊生成訓練集虛擬圖像、一邊訓練卷積神經網絡的策略進一步提高了卷積神經網絡的訓練效率。
本發明授權一種基于虛擬遙感影像的建筑高度智能識別方法在權利要求書中公布了:1.一種基于虛擬遙感影像的建筑高度智能識別方法,其特征在于,包括以下步驟:S1、當遙感影像中的方位角和高度角未知時,推算遙感圖像的方位角和高度角;包括以下具體流程:S11、估計太陽和衛星方位角:找出合適的陰影線段和建筑邊緣線段分別反推太陽和衛星方位角;S12、估計太陽高度角hso:當影像拍攝日期和建筑經緯度確定時,當天的任意時刻的太陽高度角和方位角是已知的,由于一天之內太陽方位角是唯一的,根據步驟S11已經得到的太陽方位角可以查出對應的太陽高度角hso;S13、估計衛星高度角hsa:建筑高度H=Lobtanhsa,其中Lob為建筑陰影長度,然后衛星高度角的正切值即為tanhsa=HLob,從而得到了衛星高度角;S14、估計一張衛星圖像中其他建筑的建筑高度:由于步驟S12和S13已經得到衛星高度角和太陽高度角,根據建筑陰影長度Lob或者建筑轉角邊長度Loa可推算其他建筑的高度;S2、生成隨機參數的建筑輪廓;建立建筑模型時,先采用一種算法隨機生成一個建筑輪廓,然后隨機生成建筑高度,從而得到一個隨機的建筑三維模型;所述算法生成具有以下特點的建筑輪廓:特點1:輪廓構成一個單連通多邊形區域;特點2:具有類似矩形的長短軸;特點3:輪廓每條邊與邊之間的角度均為90°;隨機生成一個建筑輪廓的算法包括以下步驟:S21、隨機生成一個半徑為R的圓,作為目標輪廓的外接圓,所述半徑是表征輪廓大小的參數,半徑的范圍是可以設置的參數,取決于要識別的建筑的輪廓的大小范圍;S22、隨機生成一個圓的內接矩形;隨機選擇短長軸比值η,η是一個隨機變量,數值介于0與1之間,得到一個步驟S21生成的圓的內接矩形,所述矩形的長為a,寬為b;S23、對矩形的長短邊進行分段:隨機生成一個正整數NL≤5,作為長邊的分段數量,然后定義長度l1=aNL,l2=aNL-1,按照隨機數均勻分布的區間(l1,l2),對5個小段長邊進行分段;同理,按照短邊分段數量Ns=[NLba],其中[·]為向上取整函數;S24、每個分段進行上下隨機移動,移動距離取隨機數0.5·0,bNs,使分段發生移動是為了使建筑輪廓在矩形的基礎上具有一定的隨機調整;S25、最后將輪廓隨機旋轉0-360°;S3、生成虛擬衛星遙感影像;首先建立建筑、建筑周圍的環境、光照模型,然后用攝像頭模擬衛星的位置進行拍照截圖,輸出正交投影的圖片,再對截圖以地面為參考坐標系進行投影變換,得到虛擬遙感影像;將所述虛擬遙感影像進行旋轉使太陽方位角調整到45°得到分辨率為0.4米的第一灰度圖片,再將所述虛擬遙感影像進行旋轉使衛星方位角調整到45°得到分辨率為0.4米的第二灰度圖片;S4、訓練卷積神經網絡;卷積神經網絡輸入層的信息包括:用于提取建筑陰影信息的所述第一灰度圖片、用于提取建筑邊緣信息的所述第二灰度圖片以及太陽高度角和衛星高度角信息;所述卷積神經網絡卷積層的卷積核大小為3×3,通過卷積-激活-池化逐步提取圖像中的特征信息,圖像的尺寸大小會逐漸減小,深度信息會逐漸增加;采用小批次梯度下降法進行訓練,每個批次包含20張圖像;每次生成信息的圖像訓練集包含1000張圖像,800張圖像用于作為訓練集,剩下200張用于作為驗證集;每批訓練集訓練10輪也即400個批次,訓練完10輪之后返回步驟S3更新訓練集和驗證集,生成新的1000張圖像,再進行訓練10輪,一直循環直至訓練集的均方根誤差趨于穩定停止;S5、自動化提取建筑高度信息;將衛星遙感影像按照要求輸入到步驟S4已經訓練好的的卷積神經網絡中,就可以自動化地對圖像進行處理,并提取出建筑高度。
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