专利名称：一种基于马尔科夫随机场的多时相遥感图像变化检测方法
技术领域：
本发明属于图像变化检测技术领域，具体涉及一种基于马尔科夫随机场的多时相遥感图像变化检测方法，用于自动检测已配准的多时相遥感图像中的变化与非变化区域， 以提高遥感图像变化检测中的自动化程度和精度。
背景技术：
图像变化检测技术是基于计算机图像处理系统，对不同时段目标或现象状态发生的变化进行识别分析，包括变化检测、变化定位、变化区分等关键技术，是目前数字图像处理与理解领域的前沿分支。它广泛应用于多个领域，例如土地使用监测、森林监测、农业勘察、城市研究等。马尔科夫随机场(Markov Random Field，MRF)方法是主流的遥感图像变化检测方法之一。马尔科夫随机场(Markov Random Field, MRF)方法在[L. Bruzzone and P. D. Fernandez,Automatic analysis of the difference image forunsupervised change detection.IEEE transactions on Geoscience and RemoteSensing[J]. 2000,38(3) 1171-1182]中提出。MRF考虑包含于差值图像中的空间上下文信息，增加了最终变化检测结果的精确度。然而，传统的MRF模型，假定邻域内像素标记具有一致性。因此，邻域像素的权重被设定为相同常数。也就是说，传统MRF模型支持邻域内出现最多的标记。这对于平坦光滑、没有较多细节的区域是恰当的。因为在这些光滑区域中，像素标记的不一致性主要由于噪声，例如配准误差、传感器噪声等。但是，在细节区域中，传统的MRF模型经常得到错误标记。
发明内容
为了克服现有MRF变化检测方法的缺点，本发明提出了一种改进的基于马尔科夫随机场的多时相遥感图像变化检测方法，提高了检测精确度。一种基于马尔科夫随机场的多时相遥感图像变化检测方法，包括生成差值图像的步骤、采用EM方法估计差值图像的图像参数的步骤、提取差值图像的边缘像素的步骤、 依据像素边缘状态设定差值图像内各像素权值的步骤以及依据图像参数和像素权值对差值图像作马尔科夫随机场类别标记的步骤；其特征在于，所述设定差值图像各像素权值的步骤具体为设定差值图像的非边缘像素的权值
为预定常数值β _，边缘像素的内各像素的权重为巧=β-[/,(7)/(5)+ )]，其中，
η为两相邻像素(i，j)与(g，h)的亮度差，fY(n)为自适应权重函数，F(ij,gh) (Ii)为(i，
、—，1、、”斤 f0 (i，j)为非边缘像素 i
j)与(g，h)力司的权重，“=I1 α j) I为‘的舰态；进一步地，所述马尔科夫随机场类别标记的步骤具体为求解贝叶斯准则方程式得到初始阈值Ttl ；以Ttl为阈值对差值图像作二值化处理
权利要求
1.一种基于马尔科夫随机场的多时相遥感图像变化检测方法，包括生成差值图像的步骤、采用EM方法估计差值图像的图像参数的步骤、提取差值图像的边缘像素的步骤、依据像素边缘状态设定差值图像内各像素权值的步骤以及依据图像参数和像素权值对差值图像作马尔科夫随机场类别标记的步骤；其特征在于，所述设定差值图像各像素权值的步骤具体为设定差值图像的非边缘像素的权值为预定常数值βmax，边缘像素的内各像素的权重为
2.根据权利要求1所述的多时相遥感图像变化检测方法，其特征在于，所述马尔科夫随机场类别标记的步骤具体为求解贝叶斯准则方程式得到初始阈值Ttl ； 以Ttl为阈值对差值图像作二值化处理
3.如权利要求2所述的多时相遥感图像变化检测方法，其特征在于，迭代次数为30 100。
4.如权利要求1所述的多时相遥感图像变化检测方法，其特征在于，采用8-邻域线过程提取差值图像的边缘像素。
5.如权利要求1所述的多时相遥感图像变化检测方法，其特征在于，所述预定常数值 IO^ K 100。
6.如权利要求1所述的多时相遥感图像变化检测方法，其特征在于，所述自适应权重函数f“n)满足
7.如权利要求1所述的多时相遥感图像变化检测方法，其特征在于，所述自适应权重函数为 flY(n) = exP(-n2/y)>f2Y(n) = i/(i+n2/y)2> f3Y(n) = ι/(ι+η2/γ)> f4Y(n) = 1/(1+1 η /y)>f5Y (η) = ι-| η /y>f6Y(n) = 2exP[-( n/y)2]-Uf7Y (n) = 2/[i+(ii/y)2]-i 或 f8Y(il) =2/(1+1 η |/y)-i0
全文摘要
本发明公开了一种基于马尔科夫随机场的多时相遥感图像变化检测方法，属于数字图像处理与理解领域，目的在于自动检测已配准的多时相遥感图像中的变化与非变化区域，以提高遥感图像变化检测中的自动化程度和精度。该方法包括差值图像生成步骤、EM参数估计步骤、差值图像边缘检测步骤、自适应权重计算步骤以及马尔科夫随机场标记步骤。本发明利用差值图像的相邻像素大小自动调整马尔科夫随机场的权值大小，有效提高变化检测精度。
文档编号G06T7/00GK102496154SQ201110324400
公开日2012年6月13日 申请日期2011年10月24日 优先权日2011年10月24日
发明者余正泓, 孙健, 曹治国, 朱磊, 王文武, 肖阳, 郑毅, 鄢睿丞, 陈寅 申请人:华中科技大学