[發明專利]基于方向信息測度的SAR圖像目標變化檢測方法

有效

• 申請號: 200910023636.7
• 申請日: 2009-08-19
• 公開（公告）號: CN101634705A
• 公開（公告）日: 2010-01-27
• 發明（設計）人: 張小華;焦李成;李洪峰;田小林;朱虎明;緱水平;侯彪;鐘樺;劉芳
• 申請（專利權）人: 西安電子科技大學
• 主分類號: G01S7/41
• 分類號: G01S7/41;G01S13/90;G06T7/00
• 代理公司: 陜西電子工業專利中心
• 代理人: 王品華;朱紅星

技術領域

本發明屬于圖像處理技術領域，涉及圖像目標變化檢測方法，適用于兩幅不同 時相SAR圖像中含有目標變化信息，被噪聲嚴重污染的變化檢測。

背景技術

變化檢測旨在通過同一地區不同時期的圖像間的差異來得到感興趣的地物變化 信息，它是開展森林資源調查、土地利用、覆蓋變化研究、環境災害評估、城市規 劃和國防軍情監控等對地觀測應用中的關鍵技術，具有迫切的需要和廣泛的應用前 景。合成孔徑雷達SAR具有全天候，全天時的特點，是很好的變化檢測信息源，研 究SAR圖像變化檢測技術有著非常廣闊的應用前景。

變化檢測是遙感領域研究的重點和熱點問題，許多學者從不同的角度對現有 的變化檢測方法進行了分類、分析。變化檢測方法主要考慮圖像對圖像的檢測，是 在像元級水平上發展起來的檢測方法。現有的變化檢測方法可以歸納為兩大類：一類 是監督檢測法，另一類是非監督檢測法。前者是指根據地面真實數據來獲取變化區 域的訓練樣區，從而進行變化檢測；后者是直接對兩個不同時相的數據檢測而不需 要任何額外的信息。由于地面的真實信息不容易得到，因此非監督的變化檢測方法 是常用的變化檢測方法。非監督檢測法通常做法是直接比較同一位置不同時相的像 元特征值來檢測變化，通常采用數學變換的方式產生不同時相間的差異影像，再對 差異影像進行閾值化處理，從中提取變化區域。在現階段，從數據源的角度還提出 了影像和數字線劃圖、影像和地圖、DEM、DOM與影像的變化檢測方法。從影像 是否配準角度出發，提出了先配準影像再變化檢測和變化檢測與影像配準同時進行 的方法。從算法的角度而言，許多學者提出了多種方法的綜合使用，這些方法包括 使用人工神經網絡、馬爾科夫隨機場、數學形態學和模糊邏輯等。

盡管各種變化檢測方法已經廣泛的應用到諸多領域，然而，從整體上來說變化 檢測仍然存在著不少的困難和問題有待深入的研究和解決。如變化的閾值選擇，而 且在一些噪聲較強的情況下對人工目標檢測精確度不高，且大多是半自動和手工的 檢測方法為主。

發明內容

本發明的目的在于克服上述已有問題的缺點，提出了一種基于方向信息測度的 SAR圖像目標變化檢測方法，以自動實現SAR圖像目標檢測，并提高目標的檢測精 度。

實現本發明目的技術方案是先檢測兩幅時相中的強目標并提取出相應的目標 點，再通過兩幅圖像目標點之間相對位置關系的相似程度來確定圖像的變化情況。 其具體步驟包括如下：

(1)選取兩幅不同時相的SAR圖像，時相中包含有目標變化信息，且目標信息 受到噪聲嚴重污染；

(2)針對選取的單幅圖像，設定窗口的尺度，作為該中心點的鄰域，按角度分 為0°，45°，90°和135°四個不同的方向，將窗口分成2個相等的區域f₁和f₂，每個方 向分成的兩個區域為一組；

(3)分別計算每組中兩個不同區域像素值的平均值mean(f₁)和mean(f₂)；

(4)計算這兩個均值的差值：

diff(θ)＝mean(f₁)_θ-mean(f₂)_θ，θ＝0°，45°，90°，135°

按照4個方向得到4個不同的差值，選取4個中最大值作為該像素點的方向測 度為：M＝Max(|diff(θ)|)

且該點的方向為：θ＝arg(Max(|diff(θ)|))；

(5)利用方向測度分別提取兩時相的方向信息測度，由兩時相的方向信息測度 的差值構造差異圖；

(6)針對差異圖，采用模糊C均值聚類的方法，將差異圖分為3類，并將含有 目標變化的信息集中在一類，由此類得到變化目標的大致輪廓；

(7)根據目標的大致輪廓，確定目標的中心點及包含目標信息的區域塊；

(8)在兩幅不同時相SAR圖像中，對含有變化目標信息的區域塊進行濾波，并 將濾波后的兩時相區域塊相減得到差異區域塊，對每個差異區域塊用最大類間方差 閾值的方法提取其變化的目標。

本發明與現有的技術相比具有以下優點：

1.由于目標的方向信息受噪聲影響不大，本發明利用方向信息測度確定包含目 標變化信息的區域塊，具有較強的抗噪性；