基于内容的光学遥感图像检索关键技术研究

论文摘要

遥感图像数据作为数字地球等各项重大计划建设中的基础数据,其快速浏览和高效检索是遥感图像信息提取和共享的重要手段;基于内容的图像检索技术作为从试图理解图像内容的角度有效管理和利用图像数据库中信息的手段,己经成为图像数据库、计算机视觉等领域的研究热点和未来信息高速公路、数字图书馆等重大项目中的关键技术,为解决大型遥感图像数据库的信息提取难题提供了新的契机。然而,遥感图像数据的多样性、复杂性和海量性无疑对基于内容的遥感图像库检索提出了巨大的挑战。基于内容的遥感图像库检索技术是遥感图像处理、图像数据库技术、计算机视觉、模式识别等领域相结合的国际前沿课题,对于促进遥感图像信息的提取和共享,具有十分重要的理论意义和实用价值。本文旨在针对基于内容的光学遥感图像库检索的关键技术,提出一些创新性思路和方法,并分别从理论和技术的角度对其价值和实用性予以分析和验证。主要贡献及创新点可概括如下:1、提出一个基于MPEG-7标准的遥感图像模型,并在此模型框架下,针对遥感图像的检索流程,定义了一系列的运算,完整地实现了对遥感图像检索的描述。2、提出了遥感图像检索领域纹理特征适应性的评估方法,针对不同分辨程度、不同地貌特征的遥感图像,利用检索的查全、查准率性能分析方法研究了5种常用纹理特征提取方法的适应程度,并对其计算复杂性进行了比较。3、提出了一种针对遥感图像检索的交互式遗传检索方法,根据遥感图像特点设计了染色体编码方法和遗传操作过程;充分地实现了人机交互和计算机遗传算法的有效结合。4、提出了一种支持遥感图像检索的基于多带小波的迭代分形压缩算法,通过实验对其可行性和有效性进行了验证。5、根据论文的研究成果,设计并实现了一个基于内容的遥感图像检索实验系统。该系统能够实现常规的基于内容的光学遥感图像检索的功能,同时还能利用交互式遗传算法实现一般意义上的人机交互。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 基于内容的遥感图像检索的提出与发展
• 1.1.1 基于内容的图像检索
• 1.1.2 基于内容的遥感图像检索
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 基于内容的遥感图像检索技术研究内容及现状
• 1.2.2 基于内容的遥感图像检索系统现状
• 1.3 论文的主要研究工作及成果
• 1.4 论文的内容安排
• 第二章 基于MPEG-7 的遥感图像特征描述与建模
• 2.1 概述
• 2.2 遥感图像数据的特点
• 2.2.1 遥感图像数据内容上的特点
• 2.2.2 遥感图像数据结构上的特点
• 2.2.3 遥感图像数据管理上的难点
• 2.3 MPEG-7 标准用于遥感图像描述的可行性分析
• 2.3.1 MPEG-7 标准简介
• 2.3.2 MPEG-7 规范对遥感图像描述的支持
• 2.4 遥感图像特征的描述
• 2.4.1 颜色特征数学描述
• 2.4.2 纹理特征数学描述
• 2.4.3 形状特征数学描述
• 2.5 基于MPEG-7 标准的遥感图像模型
• 2.5.1 MPEG-7 标准中模型的描述方式
• 2.5.2 基于MPEG-7 标准的遥感图像建模
• 2.5.3 遥感图像检索流程中的运算符定义
• 2.6 基于MPEG-7 的遥感图像模型的具体实现
• 2.6.1 遥感图像分层模型的实现
• 2.6.2 遥感图像分块模型的实现
• 2.6.3 基于MPEG-7 标准的遥感图像特征描述
• 2.7 小结
• 第三章 遥感图像检索纹理特征适应性研究
• 3.1 概述
• 3.2 纹理特征的检索适应性评估方法的提出
• 3.3 几组常规的纹理特征提取方法
• 3.3.1 改进的纹理谱特征
• 3.3.2 灰度共生矩阵特征
• 3.3.3 局部傅立叶特征
• 3.3.4 Gabor滤波器特征
• 3.3.5 分形特征
• 3.4 纹理特征的相似性度量
• 3.5 检索性能评价方法
• 3.5.1 基于排序的评价方法
• 3.5.2 基于查全率和查准率的评价方法
• 3.5.3 基于检索效率的评价方法
• 3.6 实验及结果分析
• 3.6.1 针对不同地貌特征的纹理特征适应性比较
• 3.6.2 针对遥感图像不同金字塔层的纹理特征适应性比较
• 3.6.3 计算复杂度的比较
• 3.6.4 结论
• 3.7 小结
• 第四章 遥感图像检索算法
• 4.1 概述
• 4.2 交互式遗传算法在基于内容的遥感图像检索中的应用
• 4.2.1 标准遗传算法
• 4.2.2 交互式遗传算法
• 4.2.3 用于信息检索的交互式遗传算法一般框架
• 4.2.4 交互式遗传算法的用户接口
• 4.2.5 应用于遥感图像检索的交互式遗传算法
• 4.2.6 实验及结果分析
• 4.2.7 结论
• 4.3 小结
• 第五章 基于多带小波变换的迭代分形编码压缩域检索算法
• 5.1 概述
• 5.2 图像分形压缩编码及压缩域检索的基本原理
• 5.2.1 迭代函数系统和拼接原理
• 5.2.2 经典Jacquin分形压缩编码算法
• 5.2.3 迭代分形压缩编码用于图像检索的分析
• 5.3 基于多带小波变换的遥感图像迭代分形编码压缩方法
• 5.3.1 图像数据的多带小波变换
• 5.3.2 方向性细节图像块的选取
• 5.3.3 迭代函数系统的构造
• 5.3.4 低频子图像的量化和熵编码
• 5.3.5 遥感图像压缩实验
• 5.4 基于多带小波变换的迭代分形压缩域遥感图像检索
• 5.4.1 特征量计算
• 5.4.2 特征量匹配
• 5.4.3 遥感图像检索实验
• 5.5 小结
• 第六章 遥感图像检索实验系统的设计与实现
• 6.1 概述
• 6.2 遥感图像数据库影像数据管理
• 6.2.1 遥感图像元数据
• 6.2.2 遥感图像在Oracle数据库中的存储组织
• 6.3 基于内容的遥感图像库检索原型系统体系结构设计
• 6.3.1 主要功能模块
• 6.3.2 遥感图像查询模块
• 6.3.3 遥感图像浏览模块
• 6.3.4 遥感图像数据库模块
• 6.3.5 特征提取与建模模块
• 6.3.6 相似性匹配应用模块
• 6.4 小结
• 第七章 总结与展望
• 7.1 论文工作总结
• 7.2 进一步深入研究的方向
• 7.3 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 攻读博士期间撰写的论文