遥感影像变化检测的方法及系统的制作方法

文档序号:9472213阅读:543来源:国知局
遥感影像变化检测的方法及系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及遥感技术领域,尤其设及一种遥感影像变化检测的方法及系统。
【背景技术】
[0002] 当今,大自然的运动、人类的活动W及经济全球化的不断发展,引起了灾害频发、 ±地过度开星、气候变化等全球性问题,使人们意识到快速地、大规模地对地表覆盖进行变 化检测,分析其变化的特点和原因及影响结果,对于我国有效进行生态环境变化监测及地 理国情监测,实现可持续发展具有十分重要的意义。
[0003] 随着遥感科学、计算机技术W及数理统计等学科技术的不断发展,遥感变化检测 作为运些学科交叉后新的增长点,是遥感数据处理技术发展方向的代表。自二十世纪屯十 年代美国国家航空航天局发射第一颗Landsat陆地观测卫星W来,国内外很多学者开始针 对遥感影像变化检测进行大量研究,并将其在±地资源调查、管理和更新工作中广泛应用, 主要包括±地利用类型的变化检测、±地利用数量及其变化范围的检测和利用基期辅助数 据的更新工作。从分类角度看,遥感影像变化检测方法可W分为分类前变化检测和分类后 变化检测:分类前变化检测就是对同一区域的多时相遥感影像数据几何配准后直接结合起 来进行各种变换运算和对比分析,进而得到变化检测结果;而分类后变化检测是对同一区 域的多时相遥感影像数据几何配准后先分别进行分类或特定目标识别,再将分类识别的结 果进行对比分析。从变化检测的算法策略角度看,遥感影像变化检测方法可W归纳为屯类: 算术运算法、变换法、分类法、高级模型法、GIS方法、视觉分析法和其它方法。此外,也有部 分学者W遥感影像的最小处理单元为着眼点,将变化检测方法分为基于像元的变化检测法 和面向对象的变化检测法。
[0004] 随着遥感卫星技术的不断发展,所获取的遥感数据空间分辨率越来越高,由此导 致的巨大数据量W及更为丰富的空间特征极大地增加了变化检测有效实行的难度,降低了 变化检测的效率,为变化检测算法在高分辨率遥感影像中的应用带来了阻碍。此外,目前 基于多时相的高分辨率遥感影像变化检测方法仅仅利用了遥感影像像元灰度信息,并没有 考虑其他几何和位置信息,对影像的变化检测方法多是通过图像上的信息来检测变化的区 域。而由于同类影像地物内部灰度起伏较大,导致检测结果极其破碎,"椒盐"现象十分严 重,获取的变化图斑不规整,与变化地物的边界不完全吻合,变化检测精度较低。

【发明内容】

[0005] 基于此,有必要针对传统技术的多时相遥感影像的变化检测方法椒盐现象严重, 变化检测精度低的问题,提供一种新的遥感影像变化检测的方法及系统。
[0006] 为实现本发明目的提供的一种遥感影像变化检测的方法,包括W下步骤:
[0007] W前一时相遥感影像相对应的矢量图斑为基准对后一时相遥感影像进行分割,获 取所述后一时相遥感影像的后分割图斑;
[0008] 选定一个所述分割图斑,提取所选定的所述分割图斑对应的前一时相遥感影像区 域的全部或部分光谱特征和纹理特征构成前一空间向量特征,并根据所述前一空间向量特 征构建前一空间向量;
[0009] 提取所选定的分割图斑对应的后一时相遥感影像的与所述前一空间向量特征相 对应的特征后一空间向量特征,并根据所述后一空间特征向量构建后一空间向量;
[0010] 通过比较所述后一空间向量和所述前一空间向量判断所选择的分割图斑相对所 述前一时相遥感影像对应区域是否发生变化,若发生了变化,则判定所述后一时相遥感影 像对应区域发生了变化;
[0011] 所述矢量图斑为多个,所述分割图斑也为多个;所述遥感影像特征包括图斑的光 谱特征和纹理特征。
[0012] 作为一种遥感影像变化检测的方法的可实施方式,步骤通过比较所述后一空间向 量和所述前一空间向量判断所选择的分割图斑是否发生变化中,当所选择的分割图斑发生 的变化超过预设阔值时,判定所述后一时相遥感影像中所选择的所述分割图斑发生了变 化。
[0013] 作为一种遥感影像变化检测的方法的可实施方式,判断所选择的分割图斑是否发 生变化完成后,继续选择新的所述分割图斑,对所述后一时相遥感影像的新的分割图斑是 否发生变化进行判断。
[0014] 作为一种遥感影像变化检测的方法的可实施方式,还包括W下步骤:
[0015] 对所述后一时相遥感影像中的所有所述分割图斑是否发生变化判断完成后,计算 所有发生变化的分割图斑的总面积,便于后续检测精度的计算。
[0016] 作为一种遥感影像变化检测的方法的可实施方式,所述通过比较所述后一空间向 量和所述前一空间向量判断所选择的分割图斑是否发生变化,包括W下步骤:
[0017] 将所述前一空间向量和所述后一空间向量作为两组随机变量F和T,分别计算所 述两组随机变量的协方差和互协方差,得到四个方差矩阵,将所述四个方差矩阵整合在一 起构建一个总体方差矩阵
[0018] 计算所述总体方差矩阵的广义特征方程,并在单位方差约束条件下计算广义特征 方程
的特征向量a和b,其中,P为对 应的广义特征方程的特征根;
[0019] 根据公式M=U-V计算所选择的所述分割图斑的变化参数M;其中,U=aT*F,V= bT*T;
[0020] 通过卡方分布概率密度函数对参数Z进行赋权计算,
其中,K为每 组所述随机变量F或T中的变量个数,鮮i为第i个变化参数M的变量标准差;
[0021] 判断所述参数Z是否小于等于预设数值,若是,则判定当前所选择的分割图斑为 变化图斑。
[0022] 作为一种遥感影像变化检测的方法的可实施方式,所述后一时相遥感影像和所述 前一时相遥感影像均为栅格数据,所述矢量图斑和所述分割图斑均为矢量数据;
[0023]W前一时相遥感影像相对应的矢量图斑为基准对后一时相遥感影像进行分割时, 根据分割精度要求设定面向对象分割的分割尺度、紧致度W及光谱指数。
[0024] 基于同一发明构思的一种遥感影像变化检测的系统,包括分割模块、前一空间向 量构建模块、后一空间向量构建模块和变化判断模块;
[0025] 所述分割模块,被配置为W前一时相遥感影像相对应的矢量图斑为基准对后一时 相遥感影像进行分割,获取所述后一时相遥感影像的分割图斑;
[0026] 所述前一空间向量构建模块,被配置为选定一个所述分割图斑,提取所选定的所 述分割图斑对应的前一时相遥感影像区域的全部或部分遥感影像特征构成前一空间向量 特征,并根据所述前一空间向量特征构建前一空间向量;
[0027] 所述后一空间向量构建模块,被配置为提取所选定的分割图斑对应的后一时相遥 感影像区域的与所述前一空间向量特征相对应的特征后一空间向量特征,并根据所述后一 至间特征向量构建后一至间向量;
[0028] 所述变化判断模块,被配置为通过比较所述后一空间向量和所述前一空间向量判 断所选择的分割图斑相对所述前一时相遥感影像对应区域是否发生变化,若发生了变化, 则判定所述后一时相遥感影像对应区域发生了变化;
[0029] 所述矢量图斑为多个,所述分割图斑也为多个;所述遥感影像特征包括图斑的光 谱特征和纹理特征。
[0030] 作为一种遥感影像变化检测的系统的可实施方式,所述变化判断模块在进行判断 时,当所选择的分割图斑发生的变化超过预设阔值时,判定所述后一时相遥感影像中所选 择的所述分割图斑发生了变化。
[0031] 作为一种遥感影像变化检测的系统的可实施方式,所述变化判断模块对一个所述 分割图斑是否发生变化判断完成后,转执行所述后一空间向量构建模块,对所述后一时相 遥感影像的下一分割图斑进行判断,直至完成所述后一时相遥感影像的所有分割图斑是否 发生变化的判断;且
[0032] 该系统中还包括总面积计算模块,被配置为对所述后一时相遥感影像中的所有所 述分割图斑是否发生变化判断完成后,计算所有发生变化的分割图斑的总面积,便于后续 检测精度的计算。
[0033] 作为一种遥感影像变化检测的系统的可实施方式,所述变化判断模块包括方差矩 阵构建单元、特征值计算单元、变化参数计算单元、判定参数计算单元W及图斑变化判定单 元;
[0034] 所述方差矩阵构建单元,被配置为将所述前一空间向量和所述后一空间向量作为 两组随机变量F和T,分别计算所述两组随机变量的协方差和互协方差,得到四个方差矩 阵,将所述四个方差矩阵整合在一起构建一个总体方差矩阵
,其中,5:ff为 前一空间向量对应的随机变量F的协方差;Xtt为后一空间向量对应的随机变量
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