[發(fā)明專利]基于凸面模型的遙感影像對象級變化檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910063299.4
• 申請日: 2009-07-24
• 公開（公告）號: CN101604445A
• 公開（公告）日: 2009-12-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫開敏;眭海剛;馬國銳;劉俊怡;肖志峰
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G01S7/48
• 代理公司: 武漢華旭知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所
• 代理人: 劉 榮

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于凸面模型的遙感影像對象級變化檢測方法，屬于遙感影 像處理技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

無論是在自然界中還是在遙感影像中，人工目標(biāo)在特性上表現(xiàn)都比較特殊， 大部分簡單人工目標(biāo)的特點(diǎn)是尺寸小，與周圍背景比較，有一定的反差。首先人 工目標(biāo)的物質(zhì)構(gòu)成一般是水泥或者金屬，在遙感影像中相對于自然景物而言光譜 反射率很強(qiáng)，輻射亮度高；其次單一人工目標(biāo)內(nèi)部的光譜特性和紋理特性比自然 景物要相對均勻，人工目標(biāo)群則相反；第三人工目標(biāo)的代表特征包括幾何結(jié)構(gòu)， 而不僅限光譜和紋理，因此討論人工目標(biāo)的變化一般是指結(jié)構(gòu)上發(fā)生了變化。雖 然結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時，變化部位在光譜和紋理上都會發(fā)生改變，但是光譜和紋理即 使發(fā)生了變化不表示人工目標(biāo)結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。因此對于單個人工目標(biāo)而言，光譜 和紋理的變化與否不能用來作為判斷人工目標(biāo)是否發(fā)生變化的依據(jù)，而只能作為 輔助或者驗(yàn)證。對于人工目標(biāo)群而言則不同，人工目標(biāo)群已經(jīng)不能簡單用結(jié)構(gòu)進(jìn) 行描述，必須借助光譜紋理特性才能判斷其變化情況。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提出了一種基于凸面模型的遙感影像對象級變化檢測 方法，首先利用基于凸面模型約束的多尺度分割得到影像對象，并且只對其中符 合上凸型的凸面模型對象進(jìn)行結(jié)構(gòu)性比較，利用標(biāo)記影像法實(shí)現(xiàn)對象間的空間對 應(yīng)，進(jìn)行對象結(jié)構(gòu)變化比較。

本發(fā)明的技術(shù)方案是：基于凸面模型的對象結(jié)構(gòu)變化檢測方法包括以下步 驟：

(1)首先進(jìn)行凸面模型約束的多尺度影像分割；

(2)取出某一尺度下的符合上凸型的凸面模型對象生成標(biāo)記影像；該方法 和eCognition中使用的FNEA方法類似，不同處在于控制某對象是否需要增長以 及整個分割處理是否結(jié)束時使用的準(zhǔn)則。在FNEA方法中使用的是全局異質(zhì)性度 量值，即“尺度”；而基于凸面模型的多尺度影像分割中，控制對象是否需要合 并是使用凸面模型準(zhǔn)則，而控制整個分割處理是否結(jié)束是同時使用凸面模型準(zhǔn)則 和全局一致性度量值。另外，在基于凸面模型的多尺度分割過程中，異質(zhì)性準(zhǔn)則 和FNEA算法一樣發(fā)揮作用。

(3)把兩個標(biāo)記影像疊置，利用重合位置的對象標(biāo)號建立兩個時相影像中 對象的對應(yīng)關(guān)系。

(4)對建立空間對應(yīng)關(guān)系的影像對象，可以直接基于標(biāo)記影像進(jìn)行比較， 得到變化結(jié)果，這是一種柵格比較法；也使用對象間的矢量進(jìn)行比較，這是一種 矢量運(yùn)算法；最后也可以利用柵格-矢量綜合法進(jìn)行比較。

本發(fā)明的特點(diǎn)是：

(1)利用凸面模型進(jìn)行多尺度分割，只對其中符合上凸型的凸面模型對象 進(jìn)行結(jié)構(gòu)性比較，適合人工目標(biāo)的變化檢測；

(2)借助凸面模型理論以及對象結(jié)構(gòu)比較方法，為人工目標(biāo)的變化檢測提 供了一種新的思路。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的流程圖。

圖2為時相1人工目標(biāo)圖。

圖3為時相2人工目標(biāo)圖。

圖4為圖1提取的人工目標(biāo)對象圖。

圖5為圖3提取的人工目標(biāo)對象圖。

圖6為圖4的標(biāo)記影像圖。

圖7為圖5的標(biāo)記影像圖。

圖8為為建立空間對應(yīng)關(guān)系的目標(biāo)對象。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明基于凸面模型的對象結(jié)構(gòu)變化檢測方法是利用標(biāo)記影像建立對象間 的對應(yīng)關(guān)系，根據(jù)分割結(jié)果，生成一個對應(yīng)的掩膜影像，該影像中每個像素的值 是對應(yīng)位置所在對象的標(biāo)號，根據(jù)該標(biāo)號可以快速訪問到對應(yīng)對象結(jié)構(gòu)。其流程 如圖1所示，具體包括以下步驟：

(1)對兩時相遙感影像配準(zhǔn)和輻射校正預(yù)處理，時相1人工目標(biāo)如圖2所 示，時相2人工目標(biāo)如圖3所示。

(2)進(jìn)行凸面模型約束的多尺度影像分割，時相1提取的人工目標(biāo)對象如 圖4所示，時相2提取的人工目標(biāo)對象如圖5所示。基于凸面模型的多尺度影像 分割中，控制對象是否需要合并是使用凸面模型準(zhǔn)則，而控制整個分割處理是否 結(jié)束是同時使用凸面模型準(zhǔn)則和全局一致性度量值。

(3)取出某一尺度下的符合上凸型的凸面模型對象生成標(biāo)記影像，時相1 人工目標(biāo)對象的標(biāo)記影像如圖6所示，時相2人工目標(biāo)對象的標(biāo)記影像如圖7 所示；

(4)把兩個標(biāo)記影像疊置，利用重合位置的對象標(biāo)號建立兩個時相影像中 對象的對應(yīng)關(guān)系，如圖8所示。

(5)對建立空間對應(yīng)關(guān)系的影像對象，可以直接基于標(biāo)記影像進(jìn)行比較， 得到變化結(jié)果，這是一種柵格比較法；也使用對象間的矢量進(jìn)行比較，這是一種 矢量運(yùn)算法；最后也可以利用柵格-矢量綜合法進(jìn)行比較，得到變化結(jié)果。其中 所述柵格-矢量綜合法是把影像對象區(qū)域構(gòu)建成一個柵格-矢量數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，該數(shù)據(jù) 結(jié)構(gòu)是把對象的柵格區(qū)域分解成一組行掃描線，每行只記錄掃描線和區(qū)域相交的 兩端點(diǎn)；不僅具有柵格區(qū)域的特性，而且區(qū)域外邊線的矢量特性也可以保留；利 用該數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)可以快速進(jìn)行對象間的并、交、補(bǔ)等運(yùn)算，以得到對象間的差異。