[發明專利]一種基于模糊拓撲的非監督變化檢測方法

有效

• 申請號: 201310658490.X
• 申請日: 2013-12-09
• 公開（公告）號: CN103606172A
• 公開（公告）日: 2014-02-26
• 發明（設計）人: 史文中;邵攀;郝明
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

技術領域

本發明屬于遙感技術領域，涉及一種非監督變化檢測方法，特別涉及一種基于模糊拓撲的非監督變化檢測方法。

背景技術

在遙感應用中，由于非監督變化檢測技術不需要地面真實數據來選取訓練樣本，所以非監督變化檢測技術應用廣泛，尤其是對中等分辨率遙感影像。在傳統非監督變化檢測中，首先對比兩期遙感影像生成“差分影像”，然后分析差分影像的灰度直方圖確定一個閾值T₀，最后應用此閾值把差分影像分為變化與不變兩類。

由于“差分影像”中，變化與不變類別在灰度直方圖中存在重疊區域，變化與不變集合之間沒有明確的邊界，而是一個模糊的過度邊界。因此，基于經典集合論的單一閾值變化檢測技術，不能很好地解決變與不變像素集合間的模糊邊界問題，在一定程度上降低了變化檢測的精度。

發明內容

針對現有基于經典集合論的非監督變化檢測技術的不足，本發明提出了一種基于模糊拓撲的非監督變化檢測方法。

本發明所采用的技術方案是：一種基于模糊拓撲的非監督變化檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：對兩期的多光譜遙感影像進行預處理，所述的預處理包括影像匹配和相對輻射校正；

步驟2：生成差分影像，得到差分影像空間X_D，并將所述的將差分影像空間X_D視為模糊拓撲空間，由不變像素集合W₁和變化像素集合W₂兩個模糊集合組成；

步驟3：計算不變像素集合W₁和變化像素集合W₂的隸屬度函數，用最大似然分類方法對差分影像進行初步變化檢測；

步驟4：利用模糊拓撲分別把不變像素集合W₁和變化像素集合W₂分成內部、模糊邊界和外部三部分；

步驟5：利用模糊拓撲的支撐連通性對模糊邊界的像素進行重新標記，直到所有的模糊邊界像素被重新標記完畢。

本發明首次把模糊拓撲引入到非監督變化檢測中，差分影像空間被視為模糊拓撲空間；把差分影像的像素分為兩類，可靠的內部和具有不確定性的模糊邊界部分；利用模糊拓撲的連通性對存在不確定性的模糊邊界像素進行重新標記；很大程度上解決了差分影像中變化像素集合和不變像素集合的不確定邊界問題。

附圖說明

圖1-1：是本發明實施例的實驗數據t1時刻第4波段的影像。

圖1-2：是本發明實施例的實驗數據t2時刻第4波段的影像。

圖1-3：是本發明實施例的實驗數據的地面參考影像。

圖2：是本發明實施例的主要流程圖。

圖3-1：是本發明實施例的模糊集合例子A。

圖3-2：是本發明實施例的模糊集合A的內部。

圖3-3：是本發明實施例的模糊集合A的閉包。

圖4-1：是本發明實施例的邊界像素八鄰域的某一類內部像素個數大于另一類內部像素個數情形。

圖4-2：是本發明實施例的邊界像素八鄰域的兩類內部像素個數相等的情形。

圖4-3：是本發明實施例的邊界像素八鄰域的像素全是邊界像素的情形。

圖5：是本發明實施例的一種基于經典集合論的變化檢測方法(基于最大似然分類)的變化檢測結果圖。

圖6：是本發明實施例的變化檢測結果圖。

圖7：是本發明實施例的模糊邊界像素的分布圖。

具體實施方式

以下結合附圖和實施例詳細說明本發明技術方案。

本實施例用Landsat7ETM+數據做實驗，空間分辨率為30米，實驗數據大小是400×400像素，獲取時間分別是2001年8月(t1)和2002年8月(t2)，地點是中國遼寧??；用來生成差分影像的波段為1，2，3，4，5和7。請見圖1-1、圖1-2和圖1-3，分別為t1時刻和t2時刻第4波段的影像以及實驗地區的參考影像。

請見圖2，是本發明方法的流程圖，本發明所采用的技術方案是：一種基于模糊拓撲的非監督變化檢測方法包括以下步驟：

步驟1：對兩期的多光譜遙感影像進行預處理，所述的預處理包括影像匹配和相對輻射校正；本實施例參考t2時期的影像，對t1時期的影像進行影像匹配和相對輻射校正。