一种无人机遥感堤坝影像定标与智能分割变化检测方法

本发明涉及一种利用无人机遥感技术进行堤坝影像智能分割变化检测方法。属于计算机视觉、深度学习图像处理和遥感领域。

背景技术：

1、无人机遥感影像变化检测技术是一种利用无人机机载传感器来获取某一地区某个时段的变化信息。随着近年来我国无人机航空器和机载传感器的飞速发展，无人机遥感技术在变化检测任务中已经逐步完善和成熟。无人机遥感技术有很多优点，如覆盖范围广，周期性强，成本低等。常用于监测土地利用/覆盖变化，城市扩张规划，森林砍伐及保护，冰川消融，地理灾害预防等问题。变化检测是指对同一地理区域，不同时相上的地物的变化信息进行提取。变化检测常用于城市规划、土地利用、植被覆盖、灾害检测等。

2、基于遥感(remote sensing, rs)影像的变化检测是检测地表变化的重要手段，无论是在城市规划、灾害预防、环境保护还是农业普查中，遥感变化检测都是一种有效的方法。目前利用无人机遥感数据进行堤坝变化监测是一种有效的技术手段，但无人机遥感图像数据有易受环境影响、图像数据分辨率大、数据量庞大等特点，使用遥感影像对水库堤坝进行变化检测目前还没有成熟的方案。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种无人机遥感堤坝影像定标与智能分割变化检测方法，旨在为使用遥感影像对水库堤坝进行变化检测提供成熟的方案。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种无人机遥感堤坝影像定标与智能分割变化检测方法，其步骤包括：1）对典型水库堤坝完成多时相高分辨率无人机遥感影像采集。2）对采集到的无人机遥感影像进行定标校正处理。3）基于一种lsc(linearspectral clustering)超像素融合边缘算子的增强型图割算法对水库坝体影像特征进行智能提取。4）对水库堤坝影像特征提取后，利用一种超像素面块结构体高精度匹配技术进行多时相无人机遥感堤坝变化检测。

3、所述步骤1）通过无人机遥感方式对典型水库堤坝完成高分辨率无人机遥感影像采集，通过设置50m、100m、200m三个飞行高度，实现地面堤坝遥感影像像元1:2:4尺寸比例进行坝体无人机遥感影像采集。

4、所述步骤2）在数据采集完成后对无人机遥感影像进行定标校正处理，包括以下步骤：①使用径向-偏心-像平面的改进畸变模型对无人机机载相机拍摄的遥感影像进行校正；②需要对所有校正后的无人机遥感影像进行正射校正；③在获取正射影像后需要对影像进行旋转和截取；④使用基于直方图均衡化和规范化的方式对多时相无人机遥感影像进行色彩统一。

5、所述步骤3）基于lsc超像素融合边缘算子的增强型图割算法对水库坝体特征进行智能提取，包括以下步骤：①使用以点代面的思想，将lsc超像素分割结果中每个超像素块映射为一个点并重新排列成矩阵，并引入边缘算子；②将融入边缘算子的新映射矩阵输入图割算法，构造出增强型图割算法进行分割；③针对超像素分割结果，根据每个超像素块内像素的索引还原分辨率。

6、所述步骤4）对水库堤坝特征提取后，进行多时相无人机遥感影像堤坝变化检测，包括以下步骤：①对多个时相的影像进行特征点提取匹配。以超像素作为特征点，特征匹配采用一种超像素面块结构体高精度匹配技术；②通过匹配的特征解算出单应变换矩阵，通过单应变换(透视变换)，将影像统一在一个坐标系下；③将多个时相的堤坝提取结果掩膜影像在同一个坐标系下进行差分运算，从而获取堤坝变化结果掩膜图，即无人机遥感堤坝影像变化结果。

7、本发明采用以上技术方案，其具有以下优点：

8、1. 提出了一套基于无人机的多时相遥感堤坝影像定标与智能分割变化检测方法。通过定标、正射校正、色彩一致化调整、超像素融合边缘分割、超像素结构体高精度匹配等一系列流程，与现存的其它方法相比，此方法检测精度高且经济便捷。

9、2. 提出的基于lsc超像素融合边缘算子的增强型图割算法可以有效的对大分辨率无人机遥感影像进行智能分割提取。通过将超像素映射为点方式重新排列为映射矩阵传入分割算法大大减少了硬件消耗和运算耗时；通过引入边缘算子的增强型图割算法增加了分割边缘的精确度和平滑性。

技术特征：

1.一种无人机遥感堤坝影像定标与智能分割变化检测方法，其步骤包括：

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，通过设置50m、100m、200m三个飞行高度，实现地面堤坝遥感影像像元1:2:4尺寸比例进行坝体无人机遥感影像采集。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对无人机遥感影像进行定标校正处理的步骤包括：

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，提出一种lsc(linear spectral clustering)超像素融合边缘算子的增强型图割算法对水库坝体影像特征进行目标提取；此提取算法的步骤包括：

5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，进行多时相无人机遥感影像的堤坝变化检测步骤包括；

技术总结
本发明公开了一种无人机遥感堤坝影像定标与智能分割变化检测方法，其步骤包括：1）对典型水库堤坝完成多时相高分辨率无人机遥感影像采集。2）对采集到的无人机遥感影像进行定标校正处理。3）基于一种超像素融合边缘算子的增强型图割算法对水库坝体影像特征进行智能提取。4）对水库堤坝影像特征提取后，利用一种超像素面块结构体高精度匹配技术进行多时相无人机遥感堤坝变化检测。本发明提出了一套检测精度高且经济便捷的、基于无人机的多时相遥感堤坝影像定标与智能分割变化检测方法。

技术研发人员：赵海盟,王强,李双,薛乐堂,王明春,张慧敏
受保护的技术使用者：桂林航天工业学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15