结合IR-MAD与均值漂移算法的密集城区遥感影像变化检测

不同时相遥感影像变化检测已成为土地利用变更调查、城市扩张分析、自然灾害分析及其他环境问题必不可少的技术手段之一。本文提出了一种结合IR-MAD与均值漂移算法的密集城区遥感影像变化检测方法。该方法通过伪不变特征法完成两期影像的相对辐射校正，有效改善影像间的配准误差，并利用IR-MAD算法对校正后的影像进行迭代运算，采用均值漂移算法对迭代后的影像进行分割，同时运用形态学方法处理分割后的影像，最终提取变化图斑。试验结果表明，该方法可以有效检测出变化区域，可应用于城市地表覆盖的变化检测。     

DInSAR形变异常的建筑物违章检测方法

针对面对大区域变化检测时采用多源遥感影像进行建筑物违章变化检测面临效率低、准确性差的问题,该文提出了一种基于合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)异常形变的多源遥感建筑物违章变化检测方法。首先,对建筑物DInSAR形变特性进行分析,利用DInSAR形变异常分析对建筑物违章变化区域进行定位;其次,依据DInSAR形变分析确定的建筑物变化范围,采用光学影像进行局部变化检测,实现DInSAR与光学影像融合的建筑物违章变化检测;最后,利用该方法对某区域的DInSAR影像和光学影像进行建筑物违章检测实验。结果表明,该方法能够快速定位违章建筑物,有效检测建筑物违章图斑。     

DInSAR形变异常的建筑物违章检测方法

针对面对大区域变化检测时采用多源遥感影像进行建筑物违章变化检测面临效率低、准确性差的问题,该文提出了一种基于合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)异常形变的多源遥感建筑物违章变化检测方法。首先,对建筑物DInSAR形变特性进行分析,利用DInSAR形变异常分析对建筑物违章变化区域进行定位;其次,依据DInSAR形变分析确定的建筑物变化范围,采用光学影像进行局部变化检测,实现DInSAR与光学影像融合的建筑物违章变化检测;最后,利用该方法对某区域的DInSAR影像和光学影像进行建筑物违章检测实验。结果表明,该方法能够快速定位违章建筑物,有效检测建筑物违章图斑。     

DInSAR形变异常的建筑物违章检测方法

针对面对大区域变化检测时采用多源遥感影像进行建筑物违章变化检测面临效率低、准确性差的问题,该文提出了一种基于合成孔径雷达差分干涉测量(DInSAR)异常形变的多源遥感建筑物违章变化检测方法。首先,对建筑物DInSAR形变特性进行分析,利用DInSAR形变异常分析对建筑物违章变化区域进行定位;其次,依据DInSAR形变分析确定的建筑物变化范围,采用光学影像进行局部变化检测,实现DInSAR与光学影像融合的建筑物违章变化检测;最后,利用该方法对某区域的DInSAR影像和光学影像进行建筑物违章检测实验。结果表明,该方法能够快速定位违章建筑物,有效检测建筑物违章图斑。     

顾及纹理特征贡献度的变化影像对象提取算法

遥感影像变化检测是全球变化研究的重要内容。基于两期遥感影像的变化检测方法存在数据条件要求苛刻、难以充分利用快速发展的多源遥感影像数据等问题。目前许多变化检测的参考数据中包含了一期分类矢量数据,矢量数据中往往包含了位置、形状、大小和类别属性等先验信息,充分利用这些先验信息将可提高变化检测精度。提取变化影像对象是结合矢量数据和遥感影像进行变化检测的核心步骤。本文提出了一种顾及纹理特征贡献度的变化影像对象提取方法。该方法利用矢量数据分割遥感影像,获取影像对象,计算影像对象纹理特征值。根据信息增益原理计算纹理特征参数的特征贡献度,选择特征参数。由贡献度指数大小确定纹理特征参数权重,计算影像对象与先验要素类别的相似度系数,提取变化影像对象。试验结果表明,基于纹理特征贡献度的特征参数选择,能有效地提高变化影像对象提取结果的精度。     

PLS与EM算法支持下的遥感影像变化检测

针对高分辨率遥感影像波段间大量数据冗余及小比例变化阈值难以准确确定问题,提出一种偏最小二乘法(PLS)与局部最大期望(EM)的高分辨率影像变化检测算法。首先,以前后时相多波段的遥感影像为两组多元变量,通过多元数据统计PLS变换模型分析,提取有效成分并以差值法构造差异影像;然后,采用局部变化比例比较大的区域通过EM算法提出差异影像的变化检测阈值;最后,利用局部影像确定的阈值将整幅差异影像分为变化和非变化两类并利用滤波算子对检测结果进行处理。采用高分辨率遥感影像数据进行试验,试验表明该方法能够较好地利用多光谱影像提取地表覆盖的变化信息,对地理国情动态监测具有一定的应用价值。     

基于Matlab平台的遥感图像变化检测算法改进策略

利用多源遥感影像获得变化的地物信息的过程称为变化检测。变化检测的方法多种多样,由影像分析的层次不同分为像素级的变化检测、特征级的变化检测和目标级的变化检测3种类型;由不同的数据分析机理,变化检测又可分为非监督类变化检测和监督类变化检测。试验证明,基于边缘特征与灰度差值法相结合的变化检测试验更适用于基于Matlab平台的遥感图像变化检测。     

粒子群算法及多阈值指数熵的遥感影像变化检测方法研究

在遥感影像检测中,一般采用多变化阈值来提高检测精度,但会导致运算量的增加。为解决该问题,提出利用粒子群算法及多阈值指数熵的遥感影像变化检测新方法。首先采用影像差值法构造差异影像;然后提出利用粒子群和多阈值指数熵的遥感影像分割方法,并将其用于对差异影像进行分割获取变化区域;最后对选取的实验数据进行变化检测,并与基于模糊C均值、双阈值指数熵、三阈值指数熵的非监督变化检测方法进行比较。实验结果显示,提出的变化检测方法其精度为94.77%,本案方法是一种有效地、可靠的遥感影像变化检测方法。     

利用高分辨率遥感影像进行DLG要素快速更新的方法

基础地理信息数据的更新是一项长期而重要的任务,本文针对DLG要素快速更新问题,利用高分辨率遥感影像,采用图像代数方法对两期影像进行了变化检测,快速获取了DLG要素的变化位置、变化范围等信息,辅助DLG要素增量数据获取。采用空间数据匹配的方法建立了现状、历史与增量数据间的关联关系,并采用增量更新的方法对DLG要素进行了快速更新。利用该方法对太原市某城区居民地要素进行了更新试验,并应用于山西省重点城市建设用地遥感监测系统项目中,取得了较好的应用效果。     

基于光谱和空域信息的城区变化检测方法研究

目前的变化检测研究主要集中在利用中、小比例尺遥感图像进行自然环境等方面的变化检测,如草场的季节性变化、灾害检测、植被分布变化、土地使用规划等。然而随着城市的快速发展,为了满足城区管理规划中对道路、房屋等变化细节进行分析的需求,并由于高分辨率卫星诸如Ikonos,Quickbird等的出现,我们有必要并且有可能开发出一套实用、有效的、可靠的城区自动变化检测系统。针对城市区域的复杂性及其高分辨率卫星影像的配准误差问题,本文提出一种通过模糊逻辑结合光谱特征和空域特征的城区变化检测方法,以期望减小图像整体及局部配准误差对变化检测精度的影响。     

多尺度分割的高分辨率遥感影像变化检测

针对高空间分辨率的遥感影像,提出了一种基于多尺度分割的变化检测算法。采用Mean-Shift分割算法对影像进行多尺度分割,构建了不同尺度上的地理对象,以不同尺度上的地理对象灰度均值构建了变化检测的多尺度特征向量,采用变化矢量分析法获得最后的变化检测结果。以城镇区和农田区的Quick Bird影像对本文算法进行了检验,从精度评价的效果来看,无论城镇区还是农田区,采用面向对象的变化检测方法精度都高于基于单像素的检测方法,且当尺度层数固定时,多尺度组合的变化检测结果优于单一尺度的变化检测结果,对城镇、农田区域的变化检测的精度分别达到87.57%和81.55%。本文算法既可以顾及大面积同质区域变化,又可以反映小的地物目标及边缘部分的变化,能够很好地满足城镇、农田等不同环境背景下的变化检测需求,在国土资源监测中具有一定的应用价值。     

联合像元-深度-对象特征的遥感图像城市变化检测

特征空间的构建和优化对遥感图像识别能力的提高具有重要作用。针对面向对象方法对波段光谱信息利用不足,以及像元识别法无法充分利用图像空间几何等信息的问题,本文建立了新颖的联合像素级和对象级特征的航摄遥感图像城市变化检测方法。首先,充分利用像素级和对象级特征的优势,建立考虑光谱、指数、纹理、几何、表面高度及神经网络深度特征的特征空间;然后,引入LightGBM(light gradient boosting machine)算法对大量特征进行选择研究;最后,采用随机森林识别器对宜兴市2012年和2015年两期遥感图像进行识别,利用变化矩阵进行城市的变化检测。结果表明:联合像元、深度、对象特征和LightGBM特征选择算法的识别效果最好,平均的总体识别精度达到了88.50%,Kappa系数达到0.86,比基于像元、深度或对象特征的识别方法分别提高了10.50%、15.00%和4.00%;城市变化检测精度达到了87.50%。因此,本文方法是利用甚高分辨率航摄遥感图像进行城市变化的检测的有效方法。     

Optimal fusion of optical and SAR high-resolution images for semiautomatic building detection

Building detection from different high-resolution aerial and satellite images has been a notable research topic in recent decades. The primary challenges are occlusions, shadows, different roof types, and similar spectral behavior of urban covers. Integration of different data sources is a solution to supplement the input feature space and improve the existing algorithms. Regarding the different nature and unique characteristics of optical and radar images, there are motivations for their fusion. This paper is aimed to identify an optimal fusion of radar and optical images to overcome their individual shortcomings and weaknesses. For this reason, panchromatic, multispectral, and radar images were first classified individually, and their strengths and weaknesses were evaluated. Different feature-level fusions of these data sets were then assessed followed by a decision-level fusion of their results. In both the feature and decision levels of integration, artificial neural networks were applied as the classifiers. Several post-processing methods using normalized different vegetation index, majority filter, and area filter were finally applied to the results. Overall accuracy of 92.8% and building detection accuracy of 89.1% confirmed the ability of the proposed fusion strategy of optical and radar images for building detection purposes.     

一种基于影像分割的城市建筑物变化检测方法

针对高分辨率遥感影像建筑物变化检测精度不高的问题,本文提出了一种改进城市建筑物变化检测方法。首先通过提取像元顶点构造像元图集,并以长宽比与矩形度作为变化检测测度,对后一期影像进行影像分割,识别建筑物轮廓对象。将建筑物轮廓进行几何关系筛选,完成建筑物变化信息提取。实验表明,该方法具有较高的变化检测精度,可明显削弱光照条件和成像角度对建筑物变化检测精度的影响,是一种普适性较强的城市建筑物变化检测方法。     

基于高分一号卫星的城市扩张变化监测研究

廊坊是京津冀城市群的地理中心,位于京津两个国际都市之间。本文选取廊坊市中心为研究对象,利用高分一号卫星数据和航空影像,分析廊坊市2010~2016年的城市扩张变化情况,为京津冀协同发展制定政策并为城市制订规划提供依据。首先对遥感影像进行预处理,对高分一号卫星影像,按用地类型分别采用监督分类、面向对象和植被指数法提取城市2016年地表现状信息,并进行精度评价;对2010年的航空影像进行数字化,两类数据结合进行基于分类的变化检测和精度评价,分析城市空间变化特征。结果表明,厂房、建筑和未建成区分别采用监督分类、建筑阈值分类和面向对象法分类效果较好;廊坊市城市扩张的驱动力主要为经济发展、政策因素、历史条件、地形等。     

Change detection method based on fractal model and wavelet transform for multitemporal SAR images

The interaction is quite complex between a ground object and an electromagnetic wave transmitted by synthetic aperture radar (SAR). In a ground resolution cell illuminated by a radar beam, there are many chaotic scatterers and the whole scattering echo has the chaotic characteristics which is usually described with the fractal theory, and the fractal dimension can be used to detect the change information for multitemporal SAR images. In order to improve the change detection effect with fractal model, this paper proposes a new multitemporal SAR image change detection algorithm based on the fractal model and wavelet transform (called FMWT algorithm). The FMWT algorithm has two advantages. One is insensitive to speckle noise; the other is that the change detection accuracy is improved, comparing with a general fractal change detection (GFCD) algorithm. Since the FMWT algorithm adopts the two-dimensional discrete stationary wavelet transform (TDDSWT) technique, it can obtain different direction sub-images and avoid down-sampling of the discrete wavelet transform (DWT). In the paper, not only the simulative data test has been carried out, but also the real natural disaster SAR images have been checked. Experimental results verify that the FMWT algorithm is feasible for multitemporal SAR image change detection, it is not sensitive to speckle noise of SAR images, and the performance of it is better than that of the GFCD algorithm. At the same time, the size of a sliding window will bring some affection in counting fractal dimensions.     

基于多时相SAR数据的大区域城镇信息变化检测

多时相SAR变化检测技术,通过分析同一区域不同时相的SAR数据可以检测地表地物目标的变化信息,在土地资源调查及监测管理方面具有广泛应用。本文将长时间SAR图像相干性特征与目标幅度信息进行融合,并采用多时相SAR数据堆栈处理方法进行大区域城建目标分类及变化信息检测。最后采用13景ALOS PALSAR数据对中国天津地区2007~2010年期间的城建区域变化进行了检测实验,得到了良好的实验结果,并验证方法有效性。     

Fractal Genetic Model in Change Detection of SAR images

The paper presents an effective way of detecting the changes of multi-temporal synthetic aperture radar (SAR) images. An accurate unsupervised change detection method that combines the intensity information and the fractal dimension of SAR images is proposed based on the fractal genetic model (FGM). The model computes firstly the local fractal dimension of the SAR images to obtain the fractal image and next a new proposed measure (D) is calculated from the normalized ratio of SAR images and the normalized difference of fractal images. Finally, the change map is derived by minimizing a cost function using a genetic algorithm (GA) on the derived image from the measure. Experimental results of detecting changes from SAR images acquired by ASAR on board ENVISAT and ALOS-PALSAR reveal that the proposed method is an effective and efficient tool for change detection from SAR images.     

利用结构面对象的高分遥感影像建筑物变化检测

根据建筑物具有丰富的角点和规则的外观形状的特点,本文提出了依据线段信息生成建筑物变化检测基本单元——结构面对象的建筑物变化检测方法。从高分遥感影像中提取出建筑物的边缘线及屋顶外形线条,生成结构面对象并提取其在两时相影像中相应的特征信息,通过监督分类获取变化建筑区域。试验结果表明,利用结构面对象进行建筑物变化检测能较完整地覆盖变化建筑物表面且对象边缘检测效果较好。     

像素级和对象级高分辨率遥感图像变化检测分析

高分辨率遥感图像具有丰富的纹理信息,而像素级变化检测方法主要分析图像的光谱信息,导致将像素级变化检测方法用于高分辨率遥感图像具有一定的局限性。因此,本文提出了一种像素级与对象级相结合的高分辨率遥感图像变化检测方法,解决了像素级与对象级变化检测方法中存在的椒盐现象、误检等问题。首先,结合高分辨率遥感图像的多维特征,构建遥感图像变化检测模型;其次,利用随机森林分类器对图像进行分类,得到像素级变化检测结果;最后,将像素级变化检测结果与图像对象分割结果进行融合,得到图像变化区域和不变区域。试验结果表明,该算法具有较高的准确率和检测精度。