可变类多光谱遥感图像分割

确定图像类别数是图像分割中的重要任务,在大多数分割算法中需由用户预先指定类别数。受地物目标及其分布的多样性、复杂性和未知性等因素的限制、对彩色遥感图像而言,人为确定其类别数非常困难。为此,提出了一种基于区域和统计的可变类分割方法,融合规则划分技术和R.JMCMC算法,利用规则划分将图像域划分成若干个规则子块,并假设每个规则子块内的像素服从同一独立的多值Gaussian分布;在此基础上南贝叶斯定理构建图像分割模型;利用ReversibleJump Markov Chain Monte Carlo(RJMCMC)算法模拟该模型,实现罔像类别数的自动确定及图像粗分割;为了进一步提高图像分割精度,设计精细化操作,对Worldview-2合成及彩色遥感图像和多光谱IKONOS图像进行可变类分割,实验结果表明,提出方法不仅能自动确定图像类别数,还可以较好地实现区域分割。本文方法较好地实现彩色遥感图像的可变类分割。     

区域化模糊聚类SAR图像分割

将图像域规则划分与模糊聚类方法结合,提出了一种区域化模糊聚类算法,并将该算法用于合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)图像分割,以解决分割过程中像素模糊聚类难以处理SAR图像中存在的大量固有斑点噪声问题。首先,利用规则划分技术将图像域划分成大小相等的规则子块;假设每一子块内像素对聚类的隶属度相同,并以此为基础定义区域模糊聚类目标函数;通过迭代最小化上述目标函数实现SAR图像初步分割;最后,采用中值滤波方法进行后处理操作,以消除规则划分对不同类别之间边界的影响,实现SAR图像精准分割。为了验证提出算法的有效性,用模拟及真实SAR图像实现了算法测试;对算法分割结果进行定性与定量评价。结果表明算法的分割精度较高,可以有效降低SAR图像中斑点噪声对分割结果的影响。     

基于改进分块阈值的SAR图像分割算法

提出改进分块阈值的SAR图像分割算法,该算法不但能够充分利用图像的局部细节信息,而且利用子图像块上边和左边子图像块的统计特征,增加子图像块间的连续性限制条件。通过试验对比,证明本文提出的算法能够得到更好的分割效果。     

基于局部标准差的遥感图像噪声评估方法研究

局部均值与局部标准差法是目前应用最广泛的遥感图像噪声评估方法之一。该方法利用了局部均值与局部标准差的概念,对含有加性噪声的遥感图像进行噪声评估。但该方法受地物覆盖类型影响很大,当遥感图像中地物覆盖复杂时,会得到异常的噪声估算结果。产生这一现象的主要原因是遥感图像中包含边缘和纹理的不均匀子块。为降低地物覆盖复杂性对算法的影响,本文提出了基于边缘块剔出的局部均值与局部标准差法和基于高斯波形提取的局部均值与局部标准差法,前一种方法是削弱图像中包含边缘的不均匀子块的影响,后一种方法是提取反映均匀子块数量特征的高斯波形。利用同一次航空试验中获取的两幅AVIRIS辐射图像对改进后的算法进行了检验,结果表明改进后算法的健壮性明显提高,且噪声估算结果更准确。     

多尺度图像分割和颜色传递的遥感图像彩色化增强

提出一种基于小波降噪、多尺度图像分割和颜色传递的遥感图像彩色化增强方法。该方法利用一种多尺度图像分割技术,将图像分割为若干子区域,在子区域之间进行亮度匹配和颜色传递,减少了颜色传递误差,再与采用软阈值方法的复数小波包降噪预处理相结合,来增强遥感图像的细节分辨能力。试验结果证明,基于图像分割和色彩传递相结合的方法,其参考彩色图像不需要与目标图像配准,只要特征、风格相近似,就可以对纹理结构相对较简单的全色遥感图像实现全自动的彩色化增强。彩色化的结果图像在美观程度及目标的可识别度上都有了明显增强。     

结合光谱和纹理的高分辨率遥感图像分水岭分割

针对遥感图像分割时仅利用光谱信息容易造成过分割和边缘定位不准的问题,提出一种结合光谱强度和纹理信息的遥感图像分水岭分割算法。首先分别提取图像的光谱梯度和纹理梯度,提出一种改进双边滤波模型,滤除图像中的噪声的周时,采用了一种局部的平滑尺度,能够有效消除纹理信息,借助于滤波算法,分别对原图像和Gabor纹理特征图像进行平滑处理,利用边缘检测算子得到光谱梯度和纹理梯度。最后利用形态学膨胀方法进行融合融合,使用分水岭变换对图像分割。用三幅高分辨率彩色遥感图像数据进行实验,并与JSEG（Joint Systems Engineering Group）和多分辨率分割方法进行比较,结果表明该方法具有较高的边界定位准确性,同时降低了过分割和欠分割现象。     

高光谱图像空间光谱维去相关噪声评估

高光谱图像噪声评估既是评价图像质量的重要内容,也是衡量传感器性能的重要指标。一般噪声评估方法通过对图像规则分割或利用某种距离准则对图像进行连续性分割,计算图像子块的局部标准差或多元线性回归的残差来实现对图像噪声的估计。但这些方法获取的图像子块并不是完全均匀的,图像子块中仍然会存在地物边界,导致图像噪声评估的结果不准确。为了有效提取图像中的均匀子块,本文提出了一种优化的空间光谱维去相关（OSSDC）方法,基于光谱角距离和欧氏距离双重判定,从光谱曲线的形状和数值上寻找相似像元,获取图像中的均匀子块,然后利用多元线性回归计算残差实现对图像噪声的估算。利用模拟图像和实际航空飞行实验获取的高光谱图像对优化算法进行检验,同时与几种常用噪声评估方法进行对比分析,结果表明优化后的算法计算结果更准确,稳定性和适用性优于其他方法。     

结合规则划分和M-H算法的SAR图像分割

提出了一种结合规则划分和M-H(Metropolis-Hastings)算法的SAR图像分割方法。首先,利用规则划分将图像域划分成子块,并假设每个子块内像素服从同一独立的Gamma分布;根据贝叶斯定理,构建基于子块的图像分割模型;然后,利用M-H算法模拟该分割模型,实现SAR图像分割及模型参数估计。在MH算法中,设计了改变参数矢量、改变标号场及分裂或合并子块三个移动操作。为了验证提出的分割方法,分别对真实及模拟SAR图像进行分割实验。定性及定量评价结果表明了本文方法的可行性及有效性。     

一种超像素上Parzen窗密度估计的遥感图像分割方法

图像分割是高分辨率遥感图像分析中的关键步骤,对信息提取精度起到重要作用.为提高传统基于像素的遥感图像分割算法性能,提出一种在超像素上进行Parzen窗密度估计的分割算法.包括超像素初始分割、特征测量、密度估计并重新聚类3个主要步骤.在超像素初始分割阶段,采用简单线性迭代聚类算法将图像进行超像素粗分割,并将每个超像素块标...     

基于超像素分割与CRF的高分辨率遥感影像变化检测

针对目前高分辨率遥感影像变化检测算法对于光谱变化过敏感问题,本文提出了一种基于超像素分割与条件随机场（CRF）的遥感影像变化检测算法。首先采用空间约束的t混合模型驱动的分割模型,获得同质性超像素块,实现良好的边界附着性和亮度均匀性。然后计算分割得到的双时相影像块之间的特征差异性,获取变化幅度图像。最后利用模糊聚类算法（FCM）对变化幅度图像进行聚类,得到隶属度图像作为CRF一阶势,并利用光谱-空间相似度约束的函数构建CRF二阶势。试验结果表明,与现有方法相比,该方法检测精度可提高5%,错检率和漏检率可降低3%,能较好地应对输入图像的光谱变化,并保持变化检测结果的边缘细节。     

利用矢量影像法进行土地利用变化自动检测

为解决土地利用矢量图与遥感影像的变化检测问题,提出了一种基于类别的矢量图与遥感影像变化检测方法。在矢量图约束下,对遥感影像进行影像分割获取像斑;提取像斑在遥感影像上的直方图特征,采用G统计量度量像斑之间的特征距离;利用像斑与其他相同类别像斑之间的特征距离,构建单波段上像斑的类别异质度,自适应加权组合各波段上像斑的类别异质度构建像斑的类别异质度;依据最大熵方法获取各地物类别对应的异质度阈值,以类别为单位对各像斑进行变化判别,获取变化检测结果。在QuickBird遥感影像上的试验验证了本文方法的有效性,实现了矢量图与遥感影像的自动变化检测。     

结合空间分析的面向对象无人机影像土地利用分类

利用高分辨遥感影像进行土地利用分类,为农村土地利用动态监测及土地综合整治快速地提供基础地理空间数据。以高分辨无人机影像为数据源,研究利用面向对象多尺度分割技术结合GIS空间分析对影像进行土地利用分类。根据对象内同质性高、对象间异质性高的准则,引入加权局部方差与空间自相关指数构建全局最优分割非监督评价指数,然后利用最邻近分类器对影像进行分类。实验结果表明,该方法减少人工目视确定最优分割尺度的主观性,能够避免某些地物不能被有效归类的现象,在单一尺度下获得较高的分类精度。     

基于Gabor纹理描述的遥感影像分割

本文引入了在不同影像层次上的Gabor纹理特征,采用分裂-合并加智能像素精致的方法,实现遥感影像的非监督分割。实验结果表明采用Gabor滤波器为基础的多分辨率分析来描述高分辨率遥感影像的纹理特征,可以明显地描述影像的高、低频特征,并且基于Gabor纹理特征进行遥感影像的分割是有效的;将本文方法的分割结果与经典的eCognition分割结果进行了对比试验,表明本文方法的分割结果较好。     

基于模糊马尔可夫随机场的无监督遥感图像分割算法

遥感图像分割是对遥感图像进行处理的最为关键的一步.马尔科夫随机场模型作为先验模型,在图像分割领域已经得到了广泛的应用,实践证明该模型有助于提高图像分割的效果.但是由于环境和传感器的影响,遥感图像具有灰度变化大、纹理复杂及边界模糊等特点,经典的马尔科夫随机场模型在遥感图像分割中的分割效果通常并不理想.本文针对遥感图像分割中某些像素分类的不确定性,建立了模糊马尔可夫随机场模型(FMRF).该模型结合分割问题中的随机性与模糊性,更合理地获取了图像的先验知识,较好地符合了遥感图像的特点,因而使得图像分割过程中使用先验知识更为准确.同时算法针对遥感图像的特点,结合了图像的灰度特征和纹理特征,从而使其能更准确地区分图像中的不同类.为使两种特征能够很好地结合,本文采用了贝叶斯分割方法,使用权值对图像特征进行权衡.同时本文采用最大期望算法(EM)对不完整的数据进行估计,应用模拟退火算法(SA)获得全局最优解,从而实现了无监督分割.实验证明,对于SAR图像,该方法较经典的马尔可夫随机场(MRF)算法和模糊C-均值(FCM)算法更好地处理了边缘的混叠,明显减少了斑点噪声,使分割结果更加准确.     

引入松弛因子的高分辨率遥感影像自动多层次分割

针对当前高分辨率遥感影像多层次分割尺度参数设置缺少理论框架支持、人为因素影响较多等缺点,提出一种引入松弛因子的高分辨率遥感影像自动多层次分割方法。该方法利用1个松弛因子调节引导区域对象合并的异质性值大小,通过控制每次递归合并区域的对象个数,提高了整体分割的速度;以区域对象间异质性平均值作为基数,引入另一个松弛因子控制分割过程中层次输出的尺度参数,使整个分割过程自动得到不同尺度的多层次分割结果。实验结果表明,该方法具有较高的分割质量,能够满足遥感影像分析及地物提取的精度要求,并且减少了人为因素影响,提高了自动化程度。但是,对于复杂图像内容的地物目标边界处理和减少狭长区域对象的出现还需要进一步深入研究和实践。     

可变形网络与迁移学习相结合的电力塔遥感影像目标检测法

电力塔是电力基础设施的重要组成部分,对其进行检测是必不可少的工作。针对当前遥感影像电力塔检测算法精度低,效果差的问题,本文基于可变形网络和迁移学习对Faster R-CNN进行改进,提出一种基于遥感影像的电力塔检测框架。该框架主要分为两个部分:①特征提取子网络,即利用可变形网络模型改进卷积层,来提高模型对于电力塔几何形变的特征提取能力;②目标检测子网络,即通过模型迁移,将由特征提取子网络训练获得的模型参数迁移至此子网络,由RPN网络和可变形区域池化结合非极大值抑制(NMS)精确获取电力塔位置,利用Fine-tuning技术快速训练此子网络,最终实现高精度的遥感影像电力塔检测。本文算法在测试集中对电力塔检测结果为AP_(0.5) 0.886 1,AP_(0.6) 0.839 6,ACC 0.894 8,与SSD、YOLOv3、Faster R-CNN等相比,各检测指标至少高0.2。由对比试验可以看出,该框架对电力塔遥感影像可以实现较高精度检测,表明该方法在电力塔检测上拥有较大应用潜力。     

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。     

光谱和形状特征相结合的高分辨率遥感图像的建筑物提取方法

针对高分辨率遥感影像具有较为丰富的地物属性"谱相"信息和空间分布及其组合"图式"信息的特点,提出了一种光谱和形状特征相结合的建筑物自动提取方法。在多尺度分割和矢量化基础上,根据建筑物的形状、光谱特征,从特征基元中自动选取样本,并计算其特征;通过根据建筑物形状、光谱、纹理构造的模板,在整景影像上进行建筑区域识别,并在建筑区域内提取建筑物外部轮廓。实验表明,本算法具有较高的识别率和较低的误识别率。     

复杂环境下高分二号遥感影像的城市地表水体提取

水体指数可以抑制背景噪声和提高地表水体的可分性,已经广泛用于地表水体提取。传统FCM聚类算法考虑了地物的不确定性,但没有顾及地物的邻域空间信息,对背景异质性比较敏感。针对传统FCM聚类算法的不足,提出一种可变邻域的区域FCM聚类算法。由于复杂环境下高分二号(GF-2)遥感影像的城市地表水体具有复杂异质背景和不确定性的特点,本文利用水体指数和区域FCM聚类算法的优点,提出一种整合水体指数和区域FCM的城市地表水体自动提取算法,该算法主要步骤包括:(1)去除影像阴影后计算归一化差分水体指数NDWI(Normalized Difference Water Index);(2)区域FCM聚类算法;(3)整合水体指数和区域FCM聚类的城市地表水体自动提取算法。最后采用两景GF-2高分辨率遥感影像(广州和武汉)进行实验,验证了该算法的有效性,并与经典地表水体提取算法进行对比分析。实验结果表明:该算法具有较高的水体提取精度,城市地表水体边界既具有较好的区域完整性又保持了局部细节,同时对城市地表水体复杂背景噪声具有较好的抑制作用,有效减少传统FCM聚类算法的"胡椒盐"现象。     

融合形状和光谱的高空间分辨率遥感影像分类

提出了一种像元形状指数及基于形状和光谱特征融合的高（空间）分辨率遥感影像分类方法。形状和光谱是遥感影像纹理的具体表现形式,尤其在高分辨率影像中地物细节得到充分表达,相邻像元的关系及其共同表征的形状特性成为分类的重要因素。本文用像元及其邻域的关系来描述其空间结构,同时为了更全面地利用影像特征,提出了基于支持向量机的形状和光谱融合分类方法。实验证明,该方法计算简便且能有效表达高分辨率影像的地物特征,提高分类精度。