融合像素—多尺度区域特征的高分辨率遥感影像分类算法

针对基于像素多特征的高分辨率遥感影像分类算法的"胡椒盐"现象和面向对象影像分析方法的"平滑地物细节"现象,提出了一种融合像素特征和多尺度区域特征的高分辨率遥感影像分类算法。(1)首先采用均值漂移算法对原始影像进行初始过分割,然后对初始过分割结果进行多尺度的区域合并,形成多尺度分割结果。根据多尺度区域合并RMI指数变化和分割尺度对分类精度的影响,确定最优分割尺度。(2)融合光谱特征、像元形状指数PSI(Pixel Shape Index)、初始尺度和最优尺度区域特征,并对多类型特征进行归一化,最后结合支持向量机(SVM)进行分类。实验结果表明该算法既能有效减少基于像素多特征的高分辨率遥感影像分类算法的"胡椒盐"现象,又能保持地物对象的完整性和地物细节信息,提高易混淆类别(如阴影和街道,裸地和草地)的分类精度。     

多特征多尺度相结合的高分辨率遥感影像建筑物提取

在高分辨率遥感影像中,建筑物通常表现为多尺度形态,且存在同谱异物和同物异谱现象。因此,本文提出了一种综合利用光谱特征、形状特征和纹理特征,并结合多尺度分割的建筑物分级提取方法。该方法首先对遥感影像进行形态学建筑物指数（MBI）计算,而后对其特征影像进行阈值分割,并借助形状特征参数实现建筑物初提取;然后引入面向对象思想完成遥感影像多尺度分割,并利用纹理特征实现单一尺度的建筑物对象识别;最后借助多尺度融合思想完成建筑物后提取。利用本文方法对冲绳某地区影像进行了建筑物提取试验。试验结果表明,该方法的识别查准率和查全率在对象级和像素级两方面均取得较高精度。     

像元与对象特征融合的高分辨率遥感影像道路中心线提取

提出了一种融合像元-多尺度对象级特征的高分辨率遥感影像道路中心线提取方法。首先在像素级上提取影像的纹理和形状结构特征,在构建的多尺度分割集影像上提取对象的区域光谱特征。然后,将像元级特征与多尺度对象特征进行决策级融合,完成道路网的粗提取。最后,结合本文所提出的非道路区域自动去除算法和张量投票算法,实现道路中心线的精提取。不同场景、不同分辨率数据下开展的试验结果表明,该方法可有效改善传统道路提取方法易产生的"盐噪声"和非道路地物粘连现象。     

联合像素级和对象级分析的遥感影像变化检测

为改善高空间分辨率遥感影像的变化检测精度,提出一种联合像素级和对象级分析的变化检测新框架。首先将多时相影像进行叠合,对叠加影像进行主成分分析,并利用基于熵率的方法对第一主成分影像进行分割,通过改变超像素数目来获取多层次不同尺寸大小的超像素区域。同时,对多时相影像进行光谱差异和纹理差异分析,采用自适应PCNN神经网络方法进行图像融合,利用水平集(CV)方法对融合后的影像进行分割获取像素级变化检测结果。最后,结合多尺度区域标记矩阵对检测结果进行变化强度等级量化和决策级融合,作为变化检测的后处理部分,以获取最终的对象级变化检测结果。采用SPOT-5多光谱影像进行试验。结果表明这种新框架可以有效集成基于像素和基于对象两种图像分析方法的优势,能够进一步提高变化检测过程的稳定性和适用性。     

基于改进超像素和标记分水岭的高分辨率遥感影像分割方法

影像分割是高分辨率影像面向对象分析中的关键步骤,对信息提取精度起到至关重要的作用。为提高高分辨率遥感影像面向对象算法分割性能,提出一种改进超像素和标记分水岭的分割方法,包括特征融合、超像素初分割、控制标记符的标记分水岭再分割3个主要步骤。在超像素初分割阶段,利用高分辨率遥感影像纹理特征突出的优势,结合颜色空间、空间位置信息以及相位一致性纹理特征等信息提出一种新的距离测度计算规则,按照符合颗粒形状的圆形邻域进行搜索相似点,对影像进行超像素粗分割,并标记超像素斑块;计算超像素分割后每个斑块的灰度值,超像素分割后的影像重建,利用形态学的扩展技术提取局部极小值控制分割区域的数量,对传统数学形态学分水岭分割算法产生的过分割进行优化改进;对重建的影像进行高斯滤波,然后采用控制标记符分水岭算法对重建后的影像进行再分割,得到多尺度综合分割结果。在实验部分,利用资源三号卫星影像和机载航空影像验证本文提出方法,基于准确率和召回率定量评价分割精度,并将本文方法与其他分割方法的结果进行比较,证明本文提出方法的分割有效性。     

道路综合特征下高分辨率遥感影像的提取

针对在高分辨率遥感影像中如何提高道路信息提取的准确度和信息量这一问题,通过对影像光谱和纹理特征的分析,将影像特征按照2种光谱特征和3种纹理特征进行分类,进而改善传统的图像分割方法,选择灰度级数和像素对的相对方向、距离和窗口大小作为参数,再通过灰度共生矩阵运算获取影像的纹理信息,通过对这些纹理特征的综合比较分析,最后确定角二阶矩、熵和对比度作为道路纹理特征统计量;再通过对图像像元分析比较,将图像像元标准差和灰度均值作为道路信息提取的光谱特征;在对道路综合特征分析基础上,再通过对遥感图像几何特征分析,最后利用数学形态学的开运算、闭运算、腐蚀、细化等模型算法对遥感图像进行精细化处理,得到道路提取较好的结果。该方法可用于复杂路况的道路信息提取。     

结合特征选择的CVA多尺度遥感影像变化检测

针对在多时相变化检测中，面向对象方法无法较好地检测影像中的细微变化，受分割效果以及面向像素方法的影响出现较高虚警率等问题，本文提出了一种结合基于像素的多特征变化向量分析法（CVA）与基于对象的多层次分割的联合判别方法。首先提取不同时相的光谱与纹理特征，利用最大相关最小冗余（mRMR）算法进行特征选择并通过CVA得到像素级变化检测结果；然后对两幅影像进行叠合分割，利用区域合并策略进行不同尺度检测并获取各尺度检测结果；最后结合多种检测结果进行融合，获得最终变化检测结果。检测结果表明本文所提方法能有效降低漏检率，同时提高了检测的准确性。     

基于Quick Shift算法的高光谱影像分类

论述了面向对象分类方法处理高光谱高空间分辨率影像的优势与流程;分析了快速漂移(Quick Shift)算法的原理,该算法在进行模式搜索时具有可控制模态选择和平衡过分割与欠分割的特点。将该算法应用于高光谱影像分割,可得到面向对象分类所需的较理想的同质影像对象。为提高影像分割的效率,提出了一种基于灰度共生矩阵的自适应核带宽确定方法,能够兼顾影像空间特征和光谱特征。最后采用最小距离分类法、支持向量机分类法与提出的分类方法进行了对比试验,实验结果表明了该方法的有效性。     

基于Quick Shift算法的高光谱影像分类

论述了面向对象分类方法处理高光谱高空间分辨率影像的优势与流程;分析了快速漂移(Quick Shift)算法的原理,该算法在进行模式搜索时具有可控制模态选择和平衡"过分割"与"欠分割"的特点.将该算法应用于高光谱影像分割,可得到面向对象分类所需的较理想的"同质"影像对象.为提高影像分割的效率,提出了一种基于灰度共生矩阵的...     

高分辨率遥感影像的随机森林变化检测方法

基于面向对象分析(OBIA)的遥感影像变化检测研究已取得显著的进展,代表了遥感影像变化检测的发展范式,未来是发展更加智能的解译分析方法。随机森林作为一种新的机器学习算法,其预测效果和性能稳定性要优于许多单预测器和集成预测方法。本文充分利用OBIA及随机森林机器学习算法的优势,提出了利用随机森林进行面向对象的遥感影像变化检测。首先基于熵率对影像进行超像素分割,通过最优超像素个数评价指数来获取最佳的影像分割结果,并提取每个超像素在前、后时相影像上的光谱特征和Gabor特征作为随机森林的特征输入数据,用于模型的训练。在初始像素级检测结果之上,自动进行分类样本选择并构建分类器模型,用训练好的模型来提取最终的变化区域。利用Quickbird、IKONOS、SPOT-5等3组多光谱影像进行试验,结果表明,本文方法在变化检测精度上要优于对比方法。     

高分辨率遥感影像林地边界提取方法

由于高分辨率遥感影像上的信息高度细节化,加之噪声的影响,会导致基于像元级纹理特征的林地边界提取方法的效果不理想。为此,提出一种基于种子纹理基元合并的半自动林地边界提取方法。首先利用基于图模型的影像分割算法获取初始基元;然后定义了一种针对非规则基元统计基元级灰度共生矩阵(GLCM)纹理特征的方法;最后在人工给定种子基元的基础上合并具有相似纹理的基元,并对基元合并的结果进行边界提取,得到高分影像上的林地边界。利用多源高分影像对所提方法进行验证及对比分析。实验结果表明,该方法对高分影像上大片典型林地的边界可取得较高的提取精度和计算效率。     

Efficient paddy field mapping using Landsat-8 imagery and object-based image analysis based on advanced fractel net evolution approach

This paper proposes an efficient paddy field mapping method using object-based image analysis and a bitemporal data set acquired by Landsat-8 Operational Land Imager. In the proposed approach, image segmentation is the first step and its quality has a serious impact on the accuracy of paddy field classification. In order to improve segmentation quality, a new segmentation algorithm based on a frequently used method, fractal net evolution approach, is developed, with improvement mainly in merging criteria. In order to automate the process of scale parameter determination, an unsupervised scale selection method is utilized to determine the optimal scale parameter for the proposed image segmentation approach. After segmentation, four types of object-based features including geometric, spectral, textural, and contextual information are extracted and input into the subsequent classification procedure. By using a random forest classifier, paddy fields and nonpaddy fields are separated. The proposed image segmentation method and the final classification result are both quantitatively evaluated. Our segmentation method outperformed two popular algorithms according to three supervised evaluation criteria. The classification result with overall accuracy of 91.00% and kappa statistic of 0.82 validated the effectiveness of the proposed framework. Further analysis on feature importance indicated that spectral features made the most contribution as compared to the other three types of object-based features.     

面向对象的多尺度加权联合稀疏表示的高空间分辨率遥感影像分类

针对高空间分辨率遥感影像中的地物具有多尺度特性,以及各个尺度的对象特征对地物分类精度的影响具有较强的尺度效性,并结合面向对象影像分析方法和多尺度联合稀疏表示方法在高空间分辨率遥感影像分类中的各自优点,提出了一种面向对象的多尺度加权稀疏表示的高空间分辨率遥感影像分类算法。首先,采用多尺度分割算法获得多尺度分割结果并提取对象的多尺度特征;然后,根据影像对象的多尺度分割质量测度计算各尺度的对象权重,构建面向对象的多尺度加权联合稀疏表示模型;最后,采用2个国产GF-2高空间分辨率遥感数据集和1个高光谱-高空间分辨率航空遥感数据集（WashingtonD.C.数据）验证该算法的有效性。试验结果表明,与SVM、像素级稀疏表示、单尺度和多尺度对象级稀疏表示和深度学习等算法相比较,本文算法获得了较高的OA和Kappa分类精度,提高了各个尺度地物的分类精度,有效抑止了地物分类结果中的椒盐噪声现象,同时保持大尺度地物的区域性和小尺度地物的细节信息。     

基于多特征的Gaofen-1海冰影像监督分割

冬季沿海地区的海冰检测工作对该地区居民的生产生活具有重要的指导意义,同时可以根据海冰变化检测气候变暖情况。海冰影像分割是海冰检测的基础。在众多海冰影像数据源中,Gaofen-1海冰影像因其丰富的光谱特征、较高的空间分辨率、简单的数据结构,在变化监测中具有重要应用价值。本文提出了一种基于红绿蓝3个光谱通道的灰度共生矩阵,提取遥感影像的纹理特征和光谱特征构成多特征的Gaofen-1海冰影像监督分割方法。以Gaofen-1合成的模拟海冰影像和某海湾地区真实Gaofen-1海冰影像进行分割实验,实验结果很好地证明了算法的可行性和可靠性。     

高分辨率航空影像中斑马线的识别与重建

提出了一种利用高分辨率航空影像自动识别与重建斑马线的方法。文中利用基于灰度共生矩阵（cray level co-occurrence matrix,GLCM）和二维Gabor滤波器特征的JointBoost分类器来提取斑马线,并依据斑马线在空间几何上的重复性规则对斑马线建立参数模型。最后结合一些具有代表性的实验数据（如阴影、遮挡和模糊等）来验证本文所提出的方法在斑马线的识别与重建中的有效性。     

一种顾及上下文的高光谱遥感图像端元提取方法

端元提取技术是混合像元分解中重要的步骤之一,传统的端元提取方法仅考虑了像元的光谱信息。本文将数学形态学算子扩展到高光谱空间,并应用到端元提取技术中,可以顾及像元的上下文信息。利用AVIRIS高光谱仿真数据对算法进行了实验验证,结果表明本文算法具有较强的抗噪能力和较高的可靠性。在此基础上,结合徐州地区的EO-1 Hyperion高光谱遥感图像,使用本文算法进行了端元提取应用研究,将实验结果与纯净像元指数、顶点成分分析方法做了对比分析和精度评价,证明本文算法是一种可靠的高光谱遥感图像端元提取技术。     

Computationally Efficient Mean-Shift Parallel Segmentation Algorithm for High-Resolution Remote Sensing Images

In high-resolution remote sensing image processing, segmentation is a crucial step that extracts information within the object-based image analysis framework. Because of its robustness, mean-shift segmentation algorithms are widely used in the field of image segmentation. However, the traditional implementation of these methods cannot process large volumes of images rapidly under limited computing resources. Currently, parallel computing models are generally employed for segmentation tasks with massive remote sensing images. This paper presents a parallel implementation of the mean-shift segmentation algorithm based on an analysis of the principle and characteristics of this technique. To avoid the inconsistency on the boundaries of adjacent data chunks, we propose a novel buffer-zone-based data-partitioning strategy. Employing the proposed data-partitioning strategy, two intensively computation steps are performed in parallel on different data chunks. The experimental results show that the proposed algorithm effectively improves the computing efficiency of image segmentation in a parallel computing environment. Furthermore, they demonstrate the practicality of massive image segmentation when computer resources are limited.     

面向对象规则和支持向量机的天宫一号高光谱影像分类

传统的高光谱分类方法通常基于单一像元的光谱或纹理特征,很少考虑地物空间结构信息与空间相关特征.本文将面向对象规则与基于像元的分类进行融合,利用对象的空间结构特征和光谱特征进行混合分类,旨在克服像元层次分类的不足.本文尝试性的提出了两种混合分类方法:(1)基于分形网络演化的多尺度分割支持向量机分类(2)基于多层分水岭分割的SVM分类,并将这两种方法应用到天宫一号高光谱数据上.结果表明:基于面向对象规则的混合分类方法有效地提高了分类精度,不仅能够改善同谱异物现象,而且解决分类结果中地物破碎的问题.