基于时空自相关的建筑物变化检测

针对传统基于像素级的变化检测方法在变化分析中难以利用像元间的时空关系、变化检测结果精度低的问题,提出了一种基于时空自相关的建筑物变化检测方法。首先,利用形态学建筑指数(Morphological Building Index,MBI)进行建筑物提取,并通过长宽比、面积等剔除道路信息优化建筑物提取;其次,采用时空自相关模型分别构建两期MBI特征影像的时空自相关性指标值作为对应像元的相似性测度;最后,利用最大类间方差(otsu)法确定最优阈值,得到变化检测结果。实验表明,该方法所得变化检测结果更完整,漏检率和误检率均低于对比算法,该方法基本满足变化检测需求,为高分影像建筑物变化检测提供一种新的技术手段。     

高分辨率遥感影像土地利用变化检测方法研究

提出一种利用高分辨率遥感影像进行土地利用变化检测的方法。以土地利用图为辅助数据,通过土地利用图和遥感影像的配准套合,获取影像像斑;同时,对遥感影像进行基于像素的监督分类,获取概略的类别图;再根据像斑内像素的类别编码完成子像斑的划分。以子像斑为影像分析的基本单位提取特征,以相关系数为相似性测度衡量不同时期子像斑的特征相似性,用ROC曲线(接受者操作特性曲线)代替经验选取的方法自动获取变化阈值,确定像斑是否发生变化。以武汉市区局部QuickBird 2002年和2005年多光谱影像、相同地区2002年1∶10 000土地利用图为实验数据进行了算法的实验,结果显示绝大部分的变化区域都可以被提取出来,实验方法可行。     

像斑直方图相似性测度的高分辨率遥感影像变化检测

基于像斑的变化向量分析法CVA(Change Vector Analysis)过分依赖像斑的灰度均值信息,而未能有效利用其灰度分布信息,这在高分辨率遥感影像变化检测中存在不足。本文提出了一种基于像斑直方图相似性测度的变化检测方法。利用G统计量构建不同时期像斑之间的相似性测度。假设所有像斑的相似性测度值符合混合高斯分布模型,通过期望最大化算法EM(Expectation Maximization)求解相关参数,最后采用基于最小错误率的贝叶斯判别规则获取最终的变化结果。实验表明,本文提出的上述方法能够有效提高变化检测的精度。     

高分辨率遥感影像场景变化检测的相似度方法北大核心CSCD

针对传统高分辨率遥感影像场景变化检测流程复杂且严重依赖分类结果的问题,本文提出了一种顾及场景全局与局部相似性的变化检测方法。首先,将同一区域两个时相的遥感影像裁切成固定尺寸的图像块,构造场景对图像库,并划分为训练集和测试集;其次,构建融合场景全局与局部相似性的双分支卷积神经网络,实现场景相似度学习;然后,利用训练的相似度学习网络提取训练集场景相似度,并通过阈值遍历的方法得到最佳的相似度阈值;最后,基于相似度阈值将测试集场景对划分为变化场景和未变化场景,得到最终的变化检测结果。试验结果表明,本文方法的总体精度为0.94,Kappa系数为0.88,优于传统的分类后变化检测方法,是一种简单有效的场景变化检测方法。     

基于混合像元分解与EM算法的中低分辨率遥感影像变化检测

中低分辨率遥感影像中广泛存在的混合像元极大地限制了变化检测结果的精度。基于混合像元分解技术,能够深入到像元内部,比较不同端元的组成分差异影像,然后获取亚像元级别的变化信息。如何从差异影像中确定合适的变化阈值,从而准确地判断变化是否发生,是一个难点问题。在高斯模型分布假设的情况下,采用最大期望法（expectation maximization,EM）自动提取最佳阈值,完成自适应的变化检测过程。选择了两种典型的阈值选择方法与该方法进行比较,结果证明基于EM的自适应变化检测方法可以更准确地提取变化信息,具有较好的稳健性。     

改进相似性测度的高光谱影像FCM聚类分析

高光谱遥感将反映目标辐射属性的光谱信息与反映目标空间几何关系的图像信息有机地结合在一起,能够实现地面目标的精细分类识别。FCM是一种有效的聚类算法,但存在相似性测度模型单一、分类精度的提高受到限制等问题。文中结合高光谱影像的技术特点,综合考虑光谱曲线的形状、地物辐射亮度及其权重,提出可以更好描述光谱向量之间的相似性的距离测度,并将其引入到FCM聚类模型中。聚类分析试验结果表明：通过改进和优化相似性测度的FCM,可以显著提高高光谱影像聚类精度。     

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。     

一种运用纹理和光谱特征消除投影差影响的建筑物变化检测方法

针对不同时期高分辨率遥感影像变化检测中城区建筑物因投影差差异所产生的误检测现象,提出了一种综合应用光谱和纹理特征的建筑物变化检测方法。以变化和未发生变化地物影像的散度作为可分性依据,首先对光谱差分影像在混合高斯密度模型下建模,并采用马尔可夫最小错误概率准则提取初始变化区域,往往含有错判的建筑物。然后将误判建筑物影像类和真实变化影像类构成训练集,通过引入多通道Gabor滤波器,提取训练集的纹理差分特征,并采用分类别PCA变换实施纹理差分特征的选择。最后对选择出的纹理差分特征依据高斯混合密度模型建模,并用马尔可夫最小错误概率提取真变化区域,即可去除光谱信息检测所产生的伪变化。试验表明,本文方法能够较好地解决建筑物变化的错判问题,提高了影像变化检测的精度。     

面向对象的遥感影像变化检测方法

针对变化检测区域内变化区域与未变化区域面积比例较低时,通过常规的阈值计算无法在变化检测中确定准确的变化阈值问题,该文提出了一种带样本选择的面向对象遥感影像变化检测方法。该方法首先对多时相遥感影像进行多尺度分割获取像斑,并采用变化向量分析法计算像斑的差异度;然后,自适应选择训练样本,结合基于期望最大化算法和贝叶斯最小误差率理论的阈值计算方法,采用独立阈值法确定变化阈值;最后,利用变化阈值对差异影像进行二值分割,并获取变化检测结果。实验结果表明该文方法在变化检测精度上优于常规方法。     

一种综合光谱、纹理、结构特征的高分辨率遥感影像变化检测方法

为充分利用像斑的多特征以提高变化检测精度,提出了一种综合光谱、纹理、结构特征的高分辨率遥感影像变化检测方法。通过影像分割获取像斑,利用灰度直方图、局部二值模式/对比度(LBP/C)直方图、方向梯度直方图(HOG)分别表达像斑的光谱、纹理、结构特征;采用直方图相交距离度量像斑的特征距离,采用大津法获取变化阈值,分别获得光谱、纹理、结构特征下的变化检测结果;综合3种变化检测结果,将像斑划分为变化、不确定、未变化3类;以变化与未变化两类像斑作为训练样本像斑,利用支持向量机(SVM)算法对不确定类像斑进行变化/未变化划分。在QuickBird遥感影像上的试验结果验证了本文方法的有效性。     

Pattern based map comparisons

Map comparison techniques based on a pixel-by-pixel comparison are useful for many purposes, but fail to reveal important aspects of map similarities and differences. In contrast, pattern based map comparison techniques address the question of structural similarity, although with these approaches the comparison problem becomes open ended, since there is an unlimited number of ways to characterise a pattern. Two types of pattern based technique are used here to analyse the test sets of maps. The first, a fuzzy polygon based matching technique, focuses on the meso-scale aspects of pattern. It is based on the areal intersection of land use polygons on the two maps being compared. The areal intersection, areal complement, and polygon size values are fuzzified into an appropriate set of categories, a set of fuzzy inference rules is applied to derive memberships in local matching categories, and finally the local matching category memberships are defuzzified to yield local matching values for each land use polygon on the reference map. The second approach, fractal analysis, captures macro-scale or global qualities of the maps. Two measures are calculated here: the radial dimension and the cluster size—frequency dimension. The polygon matching approach provides only limited insight when applied to the case of the map set representing differences in classification. It proves much more effective when applied to the problem of change detection, revealing areas where the pattern has changed and giving local measures of the degree of change. The approach is particularly useful in the case where there is a considerable degree of random change at the pixel level, as changes in the underlying pattern are extracted from the noise, while pixel based approaches largely detect the noise.     

Automatic Pseudo-invariant Feature Extraction for the Relative Radiometric Normalization of Hyperion Hyperspectral Images

A new relative radiometric normalization approach is presented based on the spectral profile shape of hyperspectral data. We calculate the spectral similarity value of pixels at the same location using spectral angle mapping. The cumulative moving average and its differential values are used to determine the appropriate number of pseudo-invariant features automatically. Band-by-band linear regression of the pseudo-invariant features is used to refine the radiometric normalization results iteratively. We tested the algorithm using six Hyperion data subset images. The proposed method yielded stable results with similar or better performance than other methods for all test sites, when assessed by visual inspection and quantitative analysis.     

基于EM和BIC的直方图拟合方法应用于遥感变化检测阈值确定

利用遥感图像进行变化检测时,确定"差异图像"上各变化类型的阈值非常关键.本文引入图像直方图拟合方法来确定变化阈值.首先通过基于变化向量分析方法,得到变化强度图像,然后假设该变化强度图像中的像元值符合混合高斯分布模型,利用期望最大(EM)算法和贝叶斯信息准则(BIC)求出最佳的混合高斯分布模型,拟合此时的图像直方图,最后利用贝叶斯判别准则确定出各变化类型的变化阈值.试验证明,这种方法是一种较为有效的自动确定变化阈值的方法.     

基于多时相影像的农业作物非参数与概率分类

本文提出了一种新的结合多光谱和变化检测技术的多时相卫星数据集分类方法。该方法以数理统计中的最近邻法为基础,其目标函数是使得正确分类的平均概率得到最优化,即把每个分类类别看成同等重要。该新算法被应用于一个农业作物分类的研究区域,并利用覆盖该区的不同季节的SPOT和LANDSAT TM多时像影像。结果表明,与单时像影像相比,使用五个不同季节的多时像影像可以充分地提高分类精度。为了说明该方法在大尺度范围内的效果,本文选取瑞典道拉河流域作为研究区。由于不同地物的分布高度重叠,不可能得到像元水平上满意的分类精度。这就需要引进一种新的概念：像元概率分类法。基于像元的概率向量可用于判别传统分类法的可靠性并测量单个像元的不确定性（熵）。概率分类法同时提供了不同地物的面积的无偏估计,无论所感兴趣的区域的大小。这已经在不同特性的耕地试验点进行了检验。     

面向变化检测的遥感影像弹性配准方法

对于遥感载荷技术指标差异、观测角度、时相、地形起伏等内外部因素造成的几何畸变,采用全局配准方法制约着影像配准和变化检测精度的提高。提出一种基于加速抗差特征（speed up robust feature,SURF）算法的全局匹配和像元局部配准模型相结合的弹性配准方法,以不同时相遥感影像的差值特征影像各像元正态分布密度函数构建像元局部参数解算权重,缓减不同时相影像中辐射亮度差异较大的像元对局部配准模型参数解算的影响,采用城市典型区域遥感影像进行实验,结果表明该方法影像配准精度（包括地形起伏区域）优于1个像元,弹性配准算法的适用性和运算速度有一定的提高。     

地形引起的雷达辐射畸变及其校正

合成孔径雷达影像由于其侧视特点 ,存在着严重的地形引起的几何畸变及辐射畸变。辐射畸变不仅对 SAR辐射标定造成困难 ,而且严重影响了影像分类、土壤湿度信息提取、森林蓄积量信息提取等应用。本文将辐射畸变归结为面积效应和局部入射角效应 ,推导了散射面积归一化因子 ,以消除辐射畸变的面积效应。提出了一种以局部入射角的线性函数表达的后向散射模型 ,在此基础上 ,给出了消除局部入射角效应的校正函数。最后 ,以RADARSAT SAR影像进行地形辐射畸变校正的试验与分析     

Normalizing shadows in multi-temporal aerial frame imagery using relative radiometric adjustments to support near-real-time change detection

This study addresses the problem of shadows in multi-temporal imagery, which is a key issue with change detection approaches based on image comparison. We apply image-to-image radiometric normalizations including histogram matching (HM), mean-variance (MV) equalization, linear regression based on pseudo-invariant features (PIF-LR), and radiometric control sets (RCS) representing high- and low-reflectance extrema, for the novel purpose of normalizing brightness of transient shadows in high spatial resolution, bi-temporal, aerial frame image sets. Efficient shadow normalization is integral to remote sensing procedures that support disaster response efforts in a near-real-time fashion, including repeat station image (RSI) capture, wireless data transfer, shadow detection (as precursor to shadow normalization), and change detection based on image differencing and visual interpretation. We apply the normalization techniques to imagery of suburban scenes containing shadowed materials of varied spectral reflectance characteristics, whereby intensity (average of red, green, and blue spectral band values) under fully illuminated conditions is known from counterpart reference images (time-1 versus time-2). We evaluate the normalization results using stratified random pixel samples within transient shadows, considering central tendency and variance of differences in intensity relative to the unnormalized images. Overall, MV equalization yielded superior results in our tests, reducing the radiometric effects of shadowing by more than 85 percent. The HM and PIF-LR approaches showed slightly lower performance than MV, while the RCS approach proved unreliable among scenes and among stratified intensity levels. We qualitatively evaluate a shadow normalization based on MV equalization, describing its utility and limitations when applied in change detection. Application of image-to-image radiometric normalization for brightening shadowed areas in multi-temporal imagery in this study proved efficient and effective to support change detection.     

联合概率密度空间的遥感自适应变化检测方法

多种因素引起的辐射特征变化,将造成阈值法变化检测的误检。对此,本文提出了一种联合概率密度空间的多阈值自适应变化检测方法。首先,将影像从像素空间转化到联合概率密度空间,将变化地物定义为联合概率密度空间的离群点,并采用迭代方法将其提取,然后映射回原始影像后确定变化区域。选取两种典型应用进行试验,结果表明,本文方法在正确率、误检率和漏检率方面优于传统方法,具有较好的稳健性。     

ANFIS Based Land Cover/Land Use Mapping of LISS IV Imagery Using Optimized Wavelet Packet Features

Digital image classification is the process of sorting all the pixels in an image into a finite number of individual classes. But, it is difficult to classify satellite images since they include both pure pixels and boundary pixels. The boundary pixels are ‘mixed’ pixels, representing an area occupied by more than one ground cover. That is, class boundaries represented by pixels, are not sharp but fuzzy. This paper discuses the application of Adaptive Neuro-Fuzzy inference system (ANFIS) for classification of remotely sensed images that contains mixed pixels. Decision making was performed in two stages: feature extraction using the Wavelet Packet Transforms (WPT) and the ANFIS trained with the back propagation gradient descent method in combination with the least squares method for classification. Genetic Algorithms (GA) based approach is analysed for the selection of a subset from the combination of Wavelet Packet Statistical Features (WPSF) and Wavelet Packet Co-occurrence (WPC) textural feature set, which are used to classify the LISS IV images. GA has been employed to reduce the complexity and increase the accuracy of classification. Four indices—user’s accuracy, producer’s accuracy, overall accuracy and kappa co-efficient are used to assess the accuracy of the classified data. Experiments show that the proposed approach produces better results compared to the results obtained when classical classifiers are used.