基于最优极化相干系数的倾斜建筑物解译研究

基于Freeman_Durden分解的全极化SAR影像分类方法能够较好地保持地物极化散射特性,但在分类的过程中,不能改变初始散射机制,导致分解结果对分类精度影响很大。在Freeman_Durden分解中,排列方向相对雷达飞行方向不平行的建筑物(简称为倾斜建筑物)常被分为体散射类型,使得该类建筑物往往被误分为植被。通过分析建筑物在SAR影像中的后向散射特性,利用建筑物具有较高相干性的特点,引入最优极化相干系数,在目标分解的基础上通过阈值分割将两者区分开来,进而提高反射非对称性人工目标的分类效果。通过使用E-SAR系统在德国DLR附近Oberp-faffenhofen地区获取的L波段PolInSAR影像和国内X-SAR系统在海南陵水地区获取的X波段PolInSAR影像进行试验,证明该方法能够有效地将与雷达飞行方向不平行的建筑物与森林区分开。     

引入规范化圆极化相关系数的保持极化散射特性的分类算法

极化SAR三分量分解中,和SAR视线不垂直的人工建筑物常被分为体散射类型,进而引起建筑物和森林的误分类。针对此不足,利用此类建筑物的反射非对称性,提出了一种引入规范化圆极化相关系数(NC-CC)的保持极化散射特性的分类算法。实验结果表明,本文提出的方法能够将与SAR视线不垂直的人工建筑物从体散射类型中分离出来。     

基于PolInSAR三分量分解的建筑物高度向信息提取方法

传统的基于InSAR提取建筑物高程的方法难以区分同一分辨单元内不同散射体的高度信息.文中提出一种基于PolInSAR Freeman三分量分解的城市建筑物高度向信息提取方法,可有效获取同一分辨单元内不同散射体的散射中心.首先对极化干涉互协方差矩阵进行Freeman三分量分解,分离不同散射机制对应的相位中心,然后根据相位信息重建建筑物三维模型.利用覆盖美国加州Richmond地区的两景高分辨率TerraSAR-X极化SAR数据进行实验,结果表明,PolInSAR三分量分解能够分离同一散射单元内不同散射体的相位中心,从而有效提取出建筑物高度向信息及其三维模型.     

基于Freeman散射熵和各向异性度的极化SAR影像分类算法研究

极化SAR影像中阴影、水体和裸露的耕地3种地物类型有非常相似的极化散射特性,常规基于非相干分解的分类方法难以将其有效地区分。对此,本文引入基于Freeman分解的散射熵Hf和各向异性度Af两个特征参数,并将其用于极化SAR影像分类。首先利用Hf和Af参数将阴影和水体提取出来,然后将其他地物按散射机制分为3大类,并对每一类再次利用Hf和Af参数进行细分,最后通过基于Wishart分布的聚类和迭代分类,得到最终的分类结果。通过利用Radarsat-2在河南登封获取的全极化SAR数据进行试验,表明该算法执行效率高,能够有效地区分阴影、水体和裸露的耕地,并且对其他地物类型也有很好的分类效果。     

机载X波段极化干涉SAR数据非监督分类方法研究

针对经典极化分类算法在处理机载X波段SAR数据时将过多地物分为体散射类型,并且容易受噪声影响,分类结果存在大量误分现象的问题,通过对机载X波段SAR数据非监督分类方法的研究,提出将极化干涉信息用于机载X波段极化干涉SAR数据的分类。通过运用极化干涉数据进行目标分解得到参数A1和A2对数据进行初始分类,然后结合改进的Wishart最大似然分类算法来进行地物的自适应分类。实验结果表明,该方法能有效避免平地效应的影响,抗噪性好,能正确区分三种典型散射类型,分类效果明显优于极化分类效果。     

一种优化的极化SAR图像海面目标检测方法

提出一种优化的极化SAR图像海面目标检测方法,结合改进的极化SAR四分量分解中的螺旋散射分量与Wishart分类器,充分利用极化散射特性、结构特征、统计特性来进行目标的自动检测。同时通过纹理特征相似性克服了Wishart分类器在无目标海域检测时容易将强度值较高的海杂波误认为目标的缺陷。采用美国无人机UAVSAR在Mexico海域和巴拿马Barro Colorado Island海域获取的两组L波段全极化数据进行实验验证。实验结果表明:文中的优化方法能够较准确检测海面目标,很好地降低虚警率;同时解决了Wishart分类器在无目标海域发生错检的问题。     

利用后向散射特性从高分辨率SAR影像中提取建筑物高度

研究了一种基于雷达后向散射特性,从单张星载高分辨率SAR影像提取建筑物高度的方法。该方法通过检测建筑物二次散射强度,同时获取目标方位角、入射角等参数以及相关介质特性等信息,根据后向散射几何光学模型估算建筑物高度。实验验证了对于相当一部分典型建筑物都能够获得较为理想的高程估计值,进而证明了该方法提取建筑物高度的可行性和有效性。     

采用螺旋散射的SAR极化定标参考地物提取方法

极化合成孔径雷达观测系统获取的影像需要经过极化定标处理才能进行定量的分析与应用。当前的极化定标方案普遍采用分布式地物解算串扰和交叉极化通道不平衡误差,需要在定标前选取满足一定散射特征的分布式地物作为定标参考样本。利用螺旋散射的极化特征与分布特点,提出了一种新的极化定标参考地物自动提取方法。该方法根据极化目标分解构建螺旋散射比率特征,并采用自适应阈值分割方法自动提取地物样本。采用C波段机载极化雷达影像进行实验,结果表明,所提方法能够保持影像极化定标的准确性,并能提高极化定标的精度。     

引入商空间粒度计算的全极化SAR影像分类

为了充分利用不同极化特征信息,并将其有效地结合,提出一种结合粒度计算的全极化合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）影像分类方法。在不同极化目标分解特征组合的基础上引入影像纹理信息,利用光滑支持向量机（smooth support vector machine,SSVM）对不同特征组合进行类别划分获得粗粒度空间,采用商空间对粗粒度进行合并;根据全极化SAR影像分布特性,以相干矩阵作为新的特征矢量,利用Wishart测度代替传统欧氏距离对差异粒度进行推理,通过合并推理结果与合成论域,获得精细分类结果。采用L波段San Francisco地区和荷兰Flevoland地区的全极化SAR影像进行分类试验,结果表明:利用SSVM算法对全极化SAR影像进行粗粒度划分,并采用Wishart距离对差异粒度推理综合,总体分类效果优于结合纹理信息的Cloude及Yamaguchi4分类结果,且优于基于线性特征融合进行监督分类方法。     

相向飞行全极化SAR图像对建筑物的立体重构

用多方向飞行的全极化SAR图像可能提取特定三维目标的高度与位置信息,进而实现目标物的几何立体重构。全极化SAR图像数据与单极化SAR相比,可以选择多种极化组合数据,提供对于特定目标几何特征敏感的数据类型,通过多方向飞行SAR图像反演该目标或目标群的高度与位置信息。本文用两幅相向飞行的PI-SAR(日本机载极化与干涉SAR,X波段、1.5m分辨率)图像,提取日本仙台电视塔高度、日本东北大学建筑物群的立体重构。     

高山冰川多时相多角度遥感信息提取方法

提出一种多角度遥感影像的冰川信息提取方法。通过"全域—局部"的阈值分割方法获取短时期内不同时相的遥感影像的冰雪边界,结合地形信息和多时相遥感影像的太阳角度信息,联合消除山体阴影对冰川的遮挡,并以多期影像的最小冰雪边界作为最佳冰川边界。以托木尔峰西侧冰川为研究对象,采用2009—2010年4个时相的遥感影像提取冰川信息。结果表明多角度遥感提取的冰川边界效果好,能有效地排除积雪与山体阴影的干扰。     

Contextual Analysis Based Approach for Detecting Change from High Resolution Satellite Imagery

Spatial contextual feature plays an important role in high resolution remote sensing image. A new approach based on local variance analysis is introduced to spatial contextual feature extraction for change detection in this paper. In the proposed approach, the change magnitude between the paired central pixels of a local area (e.g., a 3 × 3 sliding window) in multitemporal images depends on surrounding pixels in the difference image, and this change magnitude is quantitatively measured based on the standard deviation of the difference image within the local area. This difference image contextual property may be useful particularly when high-resolution images are used. Finally, the change magnitude image is classified as a binary CD map by using SVM. This proposed approach is applied to SPOT-5 multitemporal datasets and two QuickBird multitemporal images from two case studies, which are quantitatively compared and validated. Experimental results show that the proposed approach is feasible.     

加入多时相纹理的遥感变化检测

基于遥感技术的变化检测是遥感应用的一个重要方面.传统基于遥感的变化检测方法一般是利用光谱信息,较少注意多时相图像间的光谱特征相关关系分析.本文运用地统计学的伪交叉变差函数(Pseudo Cross Variogram)计算多时相图像纹理,定量表达多时相图像间的空间相关关系,并将得到的多时相纹理信息与光谱信息一起用于多时相变化检测.实验结果表明,加入多时相纹理信息可以显著提高变化检测精度,是一种有效的方法.     

基于S3VM模型的高光谱遥感影像分类

针对传统的高光谱遥感影像分类受限于训练样本的个数,难以取得较好分类结果的不足,提出了一种基于聚类核的半监督支持向量机（S³VM）模型的高光谱遥感影像分类方法。该算法在半监督支持向量机的体系上加入未标记样本来辅助构建核矩阵,从而获得更优异的分类器,在小样本的基础上提高分类精度。试验结果表明,本文方法的分类精度好于传统方法,并且稳定性良好。     

NPP/VIIRS多时相夜光遥感影像校正方法

针对NPP/VⅡRS影像含有短暂光源和背景噪声的问题，研究了月度影像的辐射特征，提出了多时相夜光遥感影像校正方法。该方法采用峰值特征化放大影像的辐射差异，通过卷积运算区分稳定像元与异常像元，结合最大熵阈值自适应滤波分割了卷积边界的混淆噪声。试验结果表明，该方法修正了原始影像的异常波动，剔除了异常像元，影像拟合经济数据的能力明显提升，弥补了夜光数据微观小尺度研究的缺失，可为社会经济数据动态评估提供新的途径。     

DYNAMIC AEROSPACE MAPPING: CONTENT,PROBLEMS, AND APPLICATIONS

This paper examines the use of remote sensing imagery in the study of temporal environmental change, the author outlining the principles and methods of what is proposed here as a distinct subfield of “dynamic remote sensing.” Particular emphasis is placed on the use of “multitemporal” space imagery, either actual temporal composites or a series of individual heterochronous images arranged side-by-side to facilitate comparison, in the study of meteorology, oceanography, geomorphology, and hydrology. Applications of dynamic remote sensing are less widespread in socioeconomic disciplines. Translated from: Vestnik Moskovskogo Universiteta, geografiya, 1985, No. 4, pp. 7-13.     

一种基于支撑向量机的遥感影像不完全监督分类新方法

不完全监督分类是研究在只有目标类训练样本的情况下如何准确地将目标类从数据集中提取出来。在许多遥感应用问题中,往往只需要从遥感影像中提取某一类地物。如果分类过程中只要选取目标类训练样本,将节省在训练样本选取过程中的大量人力物力。因此不完全监督分类是一个值得研究的遥感分类问题。提出了一种基于加权无标识样本支撑向量机(WUS-SVM),并在其基础发展出一种不完全监督分类方法。该方法分3个步骤:(1)在影像中随机选取一定量的无标识样本,将它们作为具有不同权重的非目标类训练样本;(2)用目标类的训练样本和加权无标识训练样本一起训练WUS-SVM,得到初步的分类器;(3)利用初步的分类器确定无标识样本的类别,并与原目标类训练样本一起再次训练SVM得到最终的分类器。通过对模拟数据和遥感影像的分类试验初步证明了该分类方法的有效性。     

利用视觉词袋模型和颜色直方图进行遥感影像检索

基于内容的遥感影像检索已经成为遥感领域的研究热点,因此,本文提出了一种综合视觉词袋模型和颜色直方图的遥感影像检索方法,利用尺度不变特征算子提取影像的局部不变特征,通过视觉词袋模型组合局部特征,生成每幅影像的金字塔直方图,接着结合每幅影像的颜色直方图生成更有区分性的特征向量,利用新的特征向量集训练支持向量机分类器,通过分类器输出与查询属于一类的影像,完成遥感影像检索。试验结果表明,本文方法不仅提高了影像检索的查准率和查全率,并且验证了该方法能有效克服影像光照、噪声、方向等变化,鲁棒性较好。     

Performance Analysis of Maximum Likelihood and Artificial Neural Network Classifiers for Training Sets with Mixed Pixels

This study evaluates the performance of an artificial neural network, specifically a multilayer perceptron, and a maximum likelihood algorithm to classify multitemporal Landsat ETM+ remote sensor data. The study area in Turkey is a mountainous region that contains many small scattered fields, usually 5-10 pixels in size. The classifiers were employed to identify eight land cover/use features covering the bulk of the study area using the same training and test datasets in order to avoid any difference resulting from sampling variations. Results show that the neural network approach performed better in extracting land cover information from multispectral and multitemporal images with training data sets including a large amount of mixed and atypical pixels. The maximum likelihood classifier was found to be ineffective, particularly in classifying spectrally similar categories and classes having subclasses.     

Unsupervised Change Detection in Multitemporal SAR Images Using MRF Models

An unsupervised change-detection method that considers the spatial contextual information in a log-ratio difference image generated from multitemporal SAR images is proposed. A Markov random filed (MRF) model is particularly employed to exploit statistical spatial correlation of intensity levels among neighboring pixels. Under the assumption of the independency of pixels and mixed Gaussian distribution in the log-ratio difference image, a stochastic and iterative EM-MPM change-detection algorithm based on an MRF model is developed. The EM-MPM algorithm is based on a maximiser of posterior marginals (MPM) algorithm for image segmentation and an expectation-maximum (EM) algorithm for parameter estimation in a completely automatic way. The experiment results obtained on multitemporal ERS-2 SAR images show the effectiveness of the proposed method.