An Improved Hierarchical Segmentation Method for Remote Sensing Images

This paper presents an inversed quad tree merging method for hierarchical high-resolution remote sensing image segmentation, in which bottom-up approaches of region based merge techniques are chained. The image segmentation process is mainly composed of three sections: grouping pixels to form image object/region primitives in imagery using inversed quad tree, initializing neighbor list and region feature variables and then hierarchical clustering neighboring regions. This segmentation algorithm has been tested on the QuickBird images and been evaluated and it exhibits good efficiency over initialization of neighbor list for quad tree node/region primitives. This paper also provides a brief proof of the good efficiency of a sorted merge list which can be viewed as an alternative for dither matrix to randomly distribute region merging pairs which is adopted in e-Cognition.     

Boundary-constrained multi-scale segmentation method for remote sensing images

Image segmentation is the key step of Object-Based Image Analysis (OBIA) in remote sensing. This paper proposes a Boundary-Constrained Multi-Scale Segmentation (BCMS) method. Firstly, adjacent pixels are aggregated to generate initial segmentation according to the local best region growing strategy. Then, the Region Adjacency Graph (RAG) is built based on initial segmentation. Finally, the local mutual best region merging strategy is applied on RAG to produce multi-scale segmentation results. During the region merging process, a Step-Wise Scale Parameter (SWSP) strategy is proposed to produce boundary-constrained multi-scale segmentation results. Moreover, in order to improve the accuracy of object boundaries, the property of edge strength is introduced as a merging criterion. A set of high spatial resolution remote sensing images is used in the experiment, e.g., QuickBird, WorldView, and aerial image, to evaluate the effectiveness of the proposed method. The segmentation results of BCMS are compared with those of the commercial image analysis software eCognition. The experiment shows that BCMS can produce nested multi-scale segmentations with accurate and smooth boundaries, which proves the robustness of the proposed method.     

基于直线和区域特征的遥感影像线状目标检测

针对高分辨率航空遥感影像中线状目标的特点,提出一种结合区域和直线特征识别线状目标的方法。在基于标记点分水岭变换进行初始分割的基础上,利用关于目标的知识和区域邻接图(RAG)对感兴趣区域进行合并,得到最终检测结果。实验结果表明,本文方法可以有效地从遥感影像中提取线状目标。     

基于GMRF-SVM的高分辨率遥感影像目标区域划分方法

高分辨率遥感影像数据量大、细节丰富并呈现出一定的尺度依赖性,单一尺度遥感影像分割难以同时兼顾影像的宏观和微观特征,这成为制约遥感信息自动化提取技术发展的瓶颈之一。对此本文提出了基于特征的多尺度高分辨率遥感信息提取技术框架,并分析了其对于大尺度海量数据信息提取与目标识别工作具有的理论及实践意义。根据影像光谱或纹理等特征,提出采用GMRF-SVM方法在大尺度上进行分类的目标区域划分方法。从大尺度信息提取的角度来看,该方法综合了GMRF纹理分类和SVM少量样本模式识别的优势,便于先验知识的融合,无论从花费时间还是分类处理效果上,都远远优于直接采用GMRF进行分割所取得的效果,对于后面的信息提取和目标识别来说更具有实际意义。     

利用小波变换的高分辨率多光谱遥感图像多尺度分水岭分割

为了减少仅用分水岭变换而导致的过分割问题,本文提出利用小波变换的多尺度处理方式用于融合后多光谱QuickBird图像的分割。整个分割过程包括多尺度图像表示、图像分割、区域合并和结果映射等过程。首先,依据原始图像的大小确定分解尺度并用小波变换产生各波段的低尺度图像。采用相位一致模型提取各近似系数的梯度,并逐尺度地融合各梯度图。分析不同尺度下的不同地物的局部梯度方差,以选择最佳的小波分解尺度。然后,通过移动阈值与扩展最小变换,利用多层次标记提取方法标记均质区域。进而,在梯度重建的基础上利用标记分水岭变换得到分割图像。其次,采取空间相邻关系、面积、光谱与纹理等多约束策略,以搜索最小合并代价的方式合并最初分割区域中的邻接区域对。最后,修改细节子图并进行小波逆变换将最初分割结果投影到更高尺度图像,同时处理边界上的像元以保持区域边界直至原始图像。实验结果表明本文方法不仅能够用于高分辨率多光谱遥感图像的分割,而且缓解了过分割问题且取得了较准确的分割效果。     

基于直方图区域生长的遥感图像阈值分割算法

传统阈值分割算法从单阈值扩展到多阈值的过程中,时间复杂度会大幅度增加,并且由于遥感图像信息复杂,会导致分割效果降低.为了解决这些问题,本文提出了基于直方图区域生长的遥感图像阈值分割算法.在本文算法中,每一个灰度级均作为1个初始阈值,用256个阈值将直方图分割成256个原始小区域.为了减少阈值数目,本文将小区域合并成大区...     

Unsupervised evaluation-based region merging for high resolution remote sensing image segmentation

Image segmentation has a remarkable influence on the classification accuracy of object-based image analysis. Accordingly, how to raise the performance of remote sensing image segmentation is a key issue. However, this is challenging, primarily because it is difficult to avoid over-segmentation errors (OSE) and under-segmentation errors (USE). To solve this problem, this article presents a new segmentation technique by fusing a region merging method with an unsupervised segmentation evaluation technique called under- and over-segmentation aware (UOA), which is improved by using edge information. Edge information is also used to construct the merging criterion of the proposed approach. To validate the new segmentation scheme, five scenes of high resolution images acquired by Gaofen-2 and Ziyuan-3 multispectral sensors are chosen for the experiment. Quantitative evaluation metrics are employed in the experiment. Results indicate that the proposed algorithm obtains the lowest total error (TE) values for all test images (0.3791, 0.1434, 0.7601, 0.7569, 0.3169 for the first, second, third, fourth, fifth image, respectively; these values are averagely 0.1139 lower than the counterparts of the other methods), as compared to six state-of-the-art region merging-based segmentation approaches, including hybrid region merging, hierarchical segmentation, scale-variable region merging, size-constrained region merging with edge penalty, region merging guided by priority, and region merging combined with the original UOA. Moreover, the performance of the proposed method is better for artificial-object-dominant scenes than the ones mainly covering natural geo-objects.     

融入空间关系的二型模糊模型高分辨率遥感影像分割

为解决高分辨率遥感影像分割中,由光谱测度的空间复杂性、相同类型地物目标异质性增大带来的类属不确定性以及分割决策不确定性等引起的分割精度下降问题,提出一种融入空间关系的区间二型模糊模型高分辨率遥感影像监督分割方法。(1)建立高斯函数模型作为一型模糊模型,用来刻画像素类属的不确定性;(2)模糊化一型模糊模型中的均值或标准差,建立区间二型模糊模型,以强化类属的不确定表达和增加分割决策信息;(3)综合一型模糊模型及区间二型模糊模型的上、下隶属函数建模模糊决策模型;(4)融入邻域像素关系,使用待分像素及其邻域像素在模糊决策模型中的隶属度共同决定像素的类属。采用本文算法分别对真实高分辨遥感影像及合成影像进行分割,并对测试结果进行定性和定量分析。结果表明,本文算法可以得到更高的分割精度。     

高分辨率遥感影像超像素的模糊聚类分割法

传统模糊C均值聚类在影像分割中只考虑影像的灰度特征,导致该算法用于高空间分辨率遥感影像分割时分割结果不理想。针对该问题,本文提出了一种高分辨率遥感影像超像素的模糊聚类分割方法。该方法首先利用分水岭变换算法产生多个超像素子区域;然后比较各个子区域间光谱特征的相似性;最后利用融合光谱特征的模糊C均值聚类对这些超像素子区域进行合并。试验选用4组不同场景的遥感影像,采用定性和定量相结合的方法评价试验结果。试验结果表明,该方法有效提高了分割区域的分割精度,并取得了较好的分割视觉效果。     

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...     

高分辨率遥感影像并行分割结果缝合算法

采用基于数据并行的遥感影像分割实现过程,提出了一种新的数据缝合算法解决分割结果合并问题。分割效果对比和运算效率分析等实验结果表明,此算法保持了分割结果合并后的边界正确性,使并行化分割在提高运算效率的同时保证了分割结果的可信度。     

GF-2影像面向对象典型城区地物提取方法

国产高分遥感影像信息丰富,提供了精准的地物空间细节,深入研究高分数据处理及其提取城区地类目标信息的方法具有重要意义。本文以国产高分二号（GF-2）遥感影像为数据源,利用规则集的面向对象分类方法,通过ESP尺度分析工具选取得出最优分割尺度,建立各类地物的特征体系及分类规则,最终提取出研究区典型城区地物信息,并将之与传统基于像元的SVM监督分类结果作比较。结果表明：规则集的面向对象分类总体精度为92.23%,Kappa系数为0.9,比SVM监督分类有大幅度提高。对高分二号等高分辨率影像,面向对象的分类方法精度更高,图示效果更好,是城区地物提取的有效方法。     

面向对象的遥感变化检测研究

通过分析传统的遥感变化检测方法存在的问题,提出了面向对象的遥感变化检测方法。本文利用某地ETM+两个时相的遥感影像,将面向对象和传统变化检测方法进行定性定量的比较,从而得出面向对象的遥感变化检测方法的优势。该方法采用了基于相邻影像区域合并异质性最小的面向对象的多尺度分割方法和模糊分类的方法对变化检测图像进行处理,从而提高了变化检测结果的精度。最终得到较理想的实验分析结果。     

结合像元级和目标级的高分辨率遥感影像建筑物变化检测

快速、精准的建筑物变化检测对城市规划建设等业务管理具有重要意义。随着卫星遥感技术的快速发展,基于高分辨率遥感影像的建筑物变化检测得到了广泛关注。针对像元级建筑物变化检测方法往往精度不足而目标级建筑物变化检测方法过程烦琐等问题,本文提出结合像元级和目标级的高分辨率遥感影像建筑物变化检测方法。首先综合高分辨率遥感影像的多维特征,利用随机森林分类器进行影像集分类,以获取像元级建筑物变化检测结果;然后对后时相遥感影像进行图像分割,获得影像对象;最后融合像元级建筑物变化检测结果和影像对象,识别变化的建筑物目标。利用双时相QuickBird高分辨率遥感影像进行建筑物变化检测试验,结果表明：本文提出的方法能够削弱光照、观测角度等环境差异对建筑物变化检测的影响,显著改善建筑物变化的检测精度。     

结合多特征HSV变换的高光谱影像林地提取方法

当前林地提取的方式主要是选择样本通过监督或半监督进行的,效率较低,为此本文提出一种结合多特征的HSV变换高光谱影像林地提取方法．该方法首先对原影像进行相关校正处理,然后利用归一化植被指数(NDVI)和主成分分析(PCA)得到合成影像,最后利用HSV变换通过设置色彩值范围对影像进行色彩分割提取林地信息．结果显示,使用本文方法对高光谱林地的提取精度可以达到96.29％,说明了本文方法的有效性.      

集成改进Mean Shift和区域合并两种算法的图像分割

Mean Shift算法分割图像时,带宽的大小直接影响分割效果。带宽分为空间带宽和值域带宽。本文根据待分割遥感图像的空间分辨率参考选定空间带宽,基于渐近积分均方差最小原则计算每一波段值域带宽;针对MS算法分割图像时存在过分割问题,提出基于区域面积加权的区域相似度准则和基于区域熵的合并停止准则来合并分割后区域。MATLAB软件3组实验结果表明:本文方法相比EDISON软件能得到更好的分割效果,且能在一定程度上提高遥感影像分割的自动化。     

多分辨率低秩导向滤波的热红外图像空间融合

热红外遥感图像由于其特定的成像方式,包含目标特有的发射率及温度等特征。然而,热红外遥感图像较低的空间分辨率却限制了其广泛应用。随着遥感技术的发展,同一区域获得的多源遥感图像可以提供更为完备的目标信息,使得利用多源融合技术实现热红外图像空间分辨率增强与亚像素级特征提取成为可能。为此,本文提出了一种基于多分辨率自适应低秩表达与残差信息迁移的热红外图像空间超分辨算法,该算法通过可见光与热红外图像融合的方式实现热红外图像空间特性的自适应融合增强。本文算法优势主要体现在以下几个方面：（1）基于多分辨率的超像素分割,使用超像素块代替传统的方块作为低秩恢复单元,自适应地调整单元内空间特性以保持单元内地物类型的稳定并抑制结构性噪声;（2）通过构建导向线性滤波器,在保护热红外图像光谱信息的前提下,实现可见光图像精细空间特征向热红外图像的迁移;（3）在低分辨层建立增强热红外图像残差与可见光图像残差之间关联并迁移至高分辨层,在保证超分辨图像细节信息的前提下,实现热红外图像空间超分辨。为了验证算法的有效性,本文采用2014年IGARSS数据融合竞赛提供的可见光与热红外实验数据进行实验,并与融合竞赛中表现最为优异的监督图特征融合方法进行比较,并从温度反演精度以及分类精度两个方面评价超分辨效果。实验结果表明,本文提出的方法其噪声抑制效果、空间平滑效果、边缘锐化效果更为优异,超分辨热红外图像有着更为精细的空间信息,并且对于不同区域类型均能较好的保护热红外图像光谱信息。对于不同地物类型,融合超分辨图像有较高的亚像素温度反演精度以及更高的分类精度,其温度反演误差小于1 K,总体分类精度较原热红外图像提升20%以上。     

高空间分辨率遥感影像最优分割结果自动确定方法EI北大核心CSCD

针对现有方法普遍存在不能充分顾及遥感影像多波段光谱信息,以及忽视遥感影像中地理要素的多尺度特性等问题,提出一种自动确定高空间分辨率遥感影像最优分割结果的非监督评价方法。该方法基于信息熵生成光谱信息离散度,利用光谱信息离散度构建能表达分割对象内部光谱均质性指标和分割对象与其相邻分割对象间光谱异质性指标。基于构建的光谱均质性和光谱异质性指标,采用“粗估计+精确定”的策略,逐步得到一个多级优化后的影像最优分割结果。本文在3个不同下垫面影像区域进行试验。结果表明,该方法能有效地实现自动确定高空间分辨率遥感影像最优分割结果,与现有方法相比,本文方法确定出的影像最优分割结果质量更高,与参考分割结果更加贴近。     

基于改进的区域增长算法的高分辨率影像分割

提出了一种基于区域增长的影像分割改进算法;该算法可以在区域增长的基础上进行区域合并和平滑最终改善影像分割的效果。通过实验结果显示:该算法对于高分辨率遥感影像分割效果较好。     

一种改进的基于最小生成树的遥感影像多尺度分割方法

影像分割是遥感影像面向对象信息提取的基础步骤。基于多特征、多尺度及考虑空间关系的遥感图像分割是主流研究方向。本文基于eCognition软件的多尺度分割思想,引入基于图论的最优化理论,提出了基于最小生成树分割和最小异质性准则的多尺度分割方法。该方法采用相干增强各向异性扩散滤波和最小生成树分割得到初始分割结果,通过最小异质性合并准则同时考虑多波段光谱特性区域形状参数进行区域合并,实现多尺度的影像分割。本次研究选取两景试验影像,对本文方法和eCognition软件的多尺度分割方法开展了目视比较和定量指标评价,结果表明,本文提出的方法是一种有效的影像分割方法,在光谱差异较小区域的细分方面优于eCognition方法。