[發(fā)明專利]基于多源目標(biāo)特征支持的高光譜遙感圖像變化檢測方法

有效

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• 申請日: 2012-07-17
• 公開（公告）號: CN102819838A
• 公開（公告）日: 2012-12-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 江碧濤;樊彬;張秀玲;余曉剛;潘春洪;李京龍;胡士昌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京市遙感信息研究所;中國科學(xué)院自動化研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 中科專利商標(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于高光譜遙感圖像的變化檢測方法，具體說是一種基于多源目標(biāo)特征和機器學(xué)習(xí)的高光譜遙感圖像變化檢測方法，相關(guān)技術(shù)涉及遙感圖像信息處理、目標(biāo)特征提取、模式識別、機器學(xué)習(xí)等技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

遙感圖像變化檢測是指利用兩幅同一地點不同時間拍攝得到的遙感圖像自動地確定和分析發(fā)生了變化的地物的過程，這些地物變化包括光譜特性的變化以及物體空間位置的變化。它是一門高度跨學(xué)科的技術(shù)，涉及遙感圖像處理、模式識別、計算機視覺等多個學(xué)科的研究內(nèi)容。過去十幾年里，雖然遙感圖像變化檢測技術(shù)得到了長足的發(fā)展，但是數(shù)據(jù)源主要還是全色/多光譜遙感圖像，這些圖像在檢測地物微小變化時無法取得令人滿意的結(jié)果。相對于全色和多光譜遙感圖像，高光譜遙感圖像具有豐富的光譜信息，因此對物體具有更強的辨別能力，可望獲得更好的變化檢測結(jié)果。高光譜遙感圖像的變化檢測難點主要來源于高光譜數(shù)據(jù)的高維度所帶來的復(fù)雜性，同時，由于高光譜成像技術(shù)相對較新，并且仍然在不斷發(fā)展之中，高光譜遙感圖像變化檢測方法并不成熟。

針對高光譜遙感圖像的變化檢測問題，國內(nèi)外的研究者們也做了一些研究。目前，大部分高光譜遙感圖像變化檢測方法都是基于多變量統(tǒng)計分析的方法，例如交叉互相關(guān)法、協(xié)方差等同化、多變量變化檢測、時域主成分分析等。這些方法的基本出發(fā)點都是對高光譜特征施加一個線性變換，然后針對變換后的向量(線性子空間)計算距離，以此來進行變化檢測。因此，如何找到一個合適的線性變換是其中的關(guān)鍵。由于通常無法獲得變化/不變化樣本，目前采用的線性變換學(xué)習(xí)方法都是無監(jiān)督的方法，例如在多變量變化檢測方法中，它通過最大化高光譜特征線性變換后的差異向量的方差來學(xué)習(xí)最優(yōu)的線性變換。這類無監(jiān)督的學(xué)習(xí)方法無法保證得到的線性子空間具有很強的判別能力。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明綜合利用圖像處理、模式識別和機器學(xué)習(xí)技術(shù)，以多源圖像(可見光遙感圖像、高光譜遙感圖像)數(shù)據(jù)為輸入，提供一種有效的基于多源(可見光、高光譜)目標(biāo)特征的高光譜遙感圖像變化自動檢測技術(shù)。

本發(fā)明的基于多源目標(biāo)特征和機器學(xué)習(xí)的高光譜遙感圖像變化自動檢測技術(shù)步驟如下：步驟S1：可見光遙感圖像變化檢測。對輸入的兩幅可見光遙感圖像進行變化檢測，得到可見光變化目標(biāo)和不變化目標(biāo)；步驟S2：可見光與高光譜遙感圖像配準(zhǔn)。分別對變化前的可見光與高光譜遙感圖像、以及變化后的可見光與高光譜遙感圖像進行配準(zhǔn)，將可見光遙感圖像上的不變化目標(biāo)變換至高光譜遙感圖像，得到不變化目標(biāo)的高光譜特征；步驟S3：基于步驟S1的可見光遙感圖像變化檢測結(jié)果，選擇置信度高的不變化目標(biāo)作為訓(xùn)練樣本；步驟S4：基于步驟S3選擇的訓(xùn)練樣本的高光譜特征，進行子空間學(xué)習(xí)，得到最具判別力的高光譜子空間的投影變換；步驟S5：將高光譜遙感圖像上所有像素點的高光譜特征投影至步驟S4學(xué)習(xí)得到的子空間，進行變化檢測，得到高光譜遙感圖像變化檢測結(jié)果。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明通過基于多源(可見光、高光譜)目標(biāo)特征的高光譜遙感圖像變化自動檢測，有效綜合了可見光遙感圖像空間分辨率高，比較容易得到一些置信度高的不變化目標(biāo)，以及高光譜遙感圖像光譜分辨率高，有利于更精細(xì)的變化檢測這兩個特點。

本方法利用可見光遙感圖像變化檢測結(jié)果指導(dǎo)選擇高光譜子空間學(xué)習(xí)使用的樣本，可以進行有監(jiān)督的判別學(xué)習(xí)，有效地提高了高光譜子空間區(qū)分變化點與不變化點的能力，避免了單一使用高光譜遙感圖像，只能進行無監(jiān)督學(xué)習(xí)，子空間缺乏判別能力的問題。該方法穩(wěn)定性高，適用范圍廣，可廣泛應(yīng)用于目標(biāo)監(jiān)測、災(zāi)害監(jiān)測、城市規(guī)劃、環(huán)境保護等系統(tǒng)中。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于多源目標(biāo)特征和機器學(xué)習(xí)的高光譜遙感圖像變化自動檢測技術(shù)流程圖。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細(xì)說明。