IR-MAD算法的遥感影像变化检测方法研究

变化检测技术是遥感图像处理的研究热点之一。针对目前多元变化检测方法不能有效地去除波段间相关性且检测结果对噪声敏感等问题,在深入研究迭代加权多元变化检测算法原理的基础上对黄河入海口区域的Landsat影像进行变化检测试验,选择了变化剧烈的黄河河道进行精度评价。其中迭代加权多元变化检测方法检测精度高达76.8%,直接相减法精度为50.5%,主成分分析法精度为13.2%,与这两种传统检测算法相比具有明显的提高。研究表明,IR-MAD算法能够有效地去除噪声和去相关,且检测精度高,同时也具有人工干预少、执行效率高等显著优点。     

基于正交变换的多通道遥感影像变化检测

针对多时相多通道遥感影像的变化检测问题，引入了多元统计中的典型相关分析方法，对遥感影像进行典型变换，并采用最小噪声比率变换对典型变换结果作后处理，得到差异影像，初步解决了将变化信息集中到少数分量中的问题。实验证实了该方法的有效性，并与主成分分析方法进行了比较。     

用基于知识的决策树方法分层提取矿区土地类型——以湖北大冶为例

以湖北大冶为研究区,采用多时相陆地卫星遥感图像,通过不同波段组合,以及ironoxide指数和归一化差异植被指数(NDVI)等,详细分析了各地表地物光谱特征和空间特征,建立了研究区分类知识库表,采用决策二叉树法进行分类,得到了高精度分类结果图。基于不同时相分类结果的变化检测,通过对研究区水体污染、矿区复垦、耕地变化等分析,认为从1986～2002年,研究区水质虽有一定改善,但矿区植被退化严重,耕地大量减少,停产矿区复垦仅为20%,为合理保护矿区生态环境和科学管理采矿企业提供了有用资料。     

沈抚“同城区”生态空间遥感自动识别及动态检测研究

以辽宁省沈抚新城区为研究对象,选择2006、2010及2014年Landsat影像为数据源,利用面向对象方法提取城市生态空间信息,并对研究区内的景观格局动态特征和多方向变化特征进行了相关计算和分析。结果表明:1)多方向变化分析研究区南部城市增长最多,沈抚新城发展中抚顺区域推进较快,不断向沈阳方向发展;2)绿地整体的增加和城市建筑增加呈显著正相关,沈抚新城生态空间结构逐渐靠拢,并向着规划中的打造浑河景观带的目标努力;3)2006~2014年期间,平均斑块面积和最大斑块指数呈增加趋势,散布与并列指数和蔓延度指数逐年递减,说明沈抚同城化过程中景观具有均衡性和规划性。     

面向区域与要素的城市1∶2000地形图数据库增量更新方法

大比例尺地形图数据库的更新是一项长期的重要任务。本文分析了1∶2000地形图数据库快速更新的难点,提出了一种航空摄影与卫星遥感、区域更新与要素更新相结合的大比例尺地形图数据库半自动快速更新方法。采用变化检测方法从更新前后卫星遥感影像中提取变化区域和变化要素,然后分别采用面向区域和面向要素的方法从高分辨率航空影像上测量变化地物,最后通过半自动空间实体匹配的方法建立现状库与历史库中要素的回溯关联,从而实现地形图数据库的半自动增量式快速更新。利用该方法对中山市东区的1∶2000地形图进行了更新试验。试验结果表明,引入卫星影像进行自动变化检测后,在航空影像上分区域和要素两种模式采集更新城市大比例尺地形图数据库,效率比传统方法提高25%。     

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。     

DSSRM级联分割的SAR图像变化检测

SRM(Statistical Region Merging)分割算法具有快速、稳定和抗噪强的优点,基于此,本文提出一种基于DSSRM(Dynamic Sorting Statistical Region Merging)级联分割的SAR图像变化检测方法。首先,针对SRM算法基于单特征静态排序导致的过分割问题,提出一种动态排序模式的DSSRM算法以减少差异图像分割错误,该算法建立基于合并区域的多特征马氏距离排序准则,在每次合并之后更新区域邻接矩阵并重新排序;然后,基于互信息最小化准则构造多通道差异数据集以提高算法对区域合并的约束能力;最后,提出一种级联分割变化检测框架,第1级利用SRM算法将差异图像映射到超像素空间,第2级采用DSSRM算法对超像素进行动态合并获得收敛的分割结果,第3级采用简化SRM方法进行三次合并获得最终的变化检测图。实验结果表明,该方法可以获得比SRM方法和目前流行方法更好的检测性能。     

基于变分技术的天气雷达速度退模糊算法的改进研究

为有效地识别和提取多普勒天气雷达风场信息,对Gao和Droegemeier提出的基于变分技术的多普勒雷达径向速度数据退模糊方法进行了改进。原方法中将背景风场、方位和径向速度距离梯度信息同时作为约束条件,对Nyquist数进行校正。但是该方法在迭代过程中使用了大量的数值分析和偏微分方程计算,造成径向速度场过度平滑和数据失真。针对这个问题,改进算法在得到径向速度分析场后,结合原始径向速度观测场,通过图像变化检测法,自动识别存在速度模糊的区域及计算需要校正的Nyquist数,对观测场的模糊区域进行校正。利用强对流天气和台风过程的雷达体扫数据验证了改进算法的可行性,并与原始算法及业务应用的WSR-88D算法对比。结果表明:改进算法有效地解决了原始算法中的不足,恢复真实的风场结构和分布特征,改善了退速度模糊的质量,从而得到更为合理的径向速度观测场;并且该算法退模糊效果优于WSR-88D算法,有助于为科研和业务应用服务。     

利用多源空间数据进行地形的三维变化检测

本文提出了利用空间数据库中已有的DEM、DOM、DLG和新影像进行三维变化检测,在此基础上提取二维变化信息的技术框架。探讨了基于DEM的VLL物方影像匹配方法、多尺度表达的数字高程模型,以及自适应窗口大小和变化阈值的确定等用于三维变化检测的关键技术。这些思想和方法在实验中得到初步证实。     

结合KI准则和逆高斯模型的SAR影像非监督变化检测

提出一种结合逆高斯模型（inverse Gaussian model,IGM）和KI（Kittler-Illingworth,KI）最小错误率准则的合成孔径雷达（synthetic aperture radar,SAR）影像非监督变化检测方法。假设差值影像中未变化类和变化类服从混合IGM,结合贝叶斯决策理论,自动求取满足KI最小错误率准则的阈值。在两组多时相SAR数据上分别设计了两组实验以验证本文方法的有效性。实验表明,本文方法可以更好地估计差值影像中未变化类和变化类的概率密度分布,得到合理的决策阈值,有效提高变化检测图的精度。