[發(fā)明專利]基于自適應(yīng)權(quán)值圖像融合的SAR圖像變化檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410437415.5
• 申請日: 2014-08-30
• 公開（公告）號: CN104200471B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 慕彩紅;焦李成;張文婷;熊濤;侯彪;劉紅英;馬文萍;陳鋒;吳雪文
• 申請（專利權(quán)）人: 西安電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 陜西電子工業(yè)專利中心61205
• 代理人: 王品華,朱紅星

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，涉及SAR圖像變化檢測方法，可用于城區(qū)規(guī)劃、自然災(zāi)害評估、預(yù)測災(zāi)害、土地利用和土地覆蓋的動態(tài)監(jiān)測等領(lǐng)域。

背景技術(shù)

合成孔徑雷達(dá)圖像又叫SAR圖像，屬于一種微波雷達(dá)成像，與可見光和紅外遙感相比，微波遙感具有無可比擬的優(yōu)點：一、微波能穿透云霧、雨雪，具有全天候、全天時的工作能力。二，微波對地物有一定穿透能力。三，采用側(cè)視方式成像，覆蓋面積大。由于SAR圖像這些優(yōu)點，使得SAR圖像日益成為變化檢測的重要數(shù)據(jù)源。遙感圖像變化檢測是指通過對同一地區(qū)不同時期的兩幅或多幅圖像進(jìn)行比較分析，根據(jù)圖像之間的差異來獲取地物的變化信息。變化檢測技術(shù)可檢測出不同時期遙感圖像輻射值及局部紋理的變化信息，該特性使得遙感圖像在資源和環(huán)境監(jiān)測，如土地利用和覆蓋變化，森林和植被變化，城市擴展等，地理空間數(shù)據(jù)更新，農(nóng)業(yè)作物生長監(jiān)測，自然災(zāi)害監(jiān)測與評估，軍事領(lǐng)域研究等方面得到的廣泛應(yīng)用。

在變化檢測研究中，學(xué)者們將現(xiàn)有的多種變化檢測方法歸為不同的類別，其中最常見的是基于差異圖像分析的變化檢測方法。該方法通常包括3個關(guān)鍵的步驟：(1)圖像預(yù)處理；(2)差異圖的構(gòu)造；(3)變化信息的提取。其中：

差異圖構(gòu)造的好壞對變化檢測的結(jié)果有著重要的影響，差值法和比值法作為兩種最基本的方法，分別通過對校正后的兩時相遙感圖像逐像素相減和相除運算來獲得差異圖。差值法構(gòu)造差異圖時，差值為0或接近0的認(rèn)為是不變區(qū)域，不為0的認(rèn)為是變化區(qū)域，該方法理論簡單、直接，容易掌握，可以較好地保留細(xì)節(jié)信息，但缺點是易受SAR圖像質(zhì)量和相干斑影響，產(chǎn)生“偽變化”信息。SAR圖像中由于相干斑噪聲的影響，多采用比值法構(gòu)造差異圖，且比值法對校準(zhǔn)誤差不敏感。目前在用比值法構(gòu)造差異圖時主要采用對數(shù)比或均值比的形式。Dekker提出使用對數(shù)比的方法構(gòu)造差異圖，對數(shù)比法就是對比值法取對數(shù)，它除了可以將乘性噪聲轉(zhuǎn)化為加性噪聲外，還對比值圖像的變化范圍進(jìn)行了壓縮，因此削弱了高像素值區(qū)域的變化，部分真實變化區(qū)域輪廓的像素灰度值與非變化類像素的灰度值比較接近,不利于保留變化區(qū)域的輪廓和提高變化檢測精度。均值比法就是取對應(yīng)像素的鄰域均值再求比值，它對噪聲具有更強的魯棒性，但是對背景區(qū)域也就是未變化區(qū)域帶來過多的偽變化信息。因此，使用單一類型的差異圖進(jìn)行變化檢測會存在檢測精度低以及適用范圍窄等問題。

因此將單一類型的差異圖進(jìn)行融合在變化檢測中起到至關(guān)重要的作用，現(xiàn)有的將單一類型的差異圖進(jìn)行融合的方法有基于參數(shù)權(quán)重的差異圖融合和離散小波融合等方法。其中：

離散小波變換融合的方法為：對均值比圖和對數(shù)比值圖分別進(jìn)行離散小波分解,得到一系列子頻帶圖像，即低頻分量，水平方向高頻分量，豎直方向高頻分量，對角線方向高頻分量，在不同的尺度上對各分解層進(jìn)行融合處理,從而形成融合圖像的小波分解表示，最后通過離散小波逆變換得到融合圖像。該方法的不足之處是融合的過程比較復(fù)雜。

基于參數(shù)權(quán)重的差異圖融合方法，其過程為：對兩幅待融合的圖像分別得到他們的差值圖與對數(shù)比值圖，提取差值圖D_s中保留細(xì)節(jié)信息較好的部分與對數(shù)比值圖D_l中的抗噪性能較好的部分，結(jié)合兩類差異圖的優(yōu)點，按照不同的權(quán)重參數(shù)α進(jìn)行融合，融合后的差異圖為D，融合公式為D＝α*D_s+(1-α)*D_l，將差值圖與對數(shù)比值圖根據(jù)不同的權(quán)重進(jìn)行融合，取α的值從0-1范圍進(jìn)行多次試驗，選取融合效果最好的值作為最終α的值得到最終融合后的差異圖。該方法的不足之處為：(1)在沒有標(biāo)準(zhǔn)參考圖的情況下，無法判斷融合結(jié)果的好壞，其適用范圍窄。(2)在參數(shù)α的選擇時需要進(jìn)行多次試驗來對比融合的效果，參數(shù)α不能自適應(yīng)，需要手動調(diào)整參數(shù)，操作繁瑣。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的在于提出一種基于自適應(yīng)權(quán)值圖像融合的SAR圖像變化檢測方法，以提高檢測的精度，同時解決現(xiàn)有技術(shù)在圖像融合時參數(shù)難以選取，參數(shù)不能自適應(yīng)的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實現(xiàn)的步驟包括如下：

(1)讀入在不同時刻同一地區(qū)獲取的兩幅SAR圖像I₁和I₂，并對這兩幅SAR圖像I₁和I₂分別進(jìn)行基于塊的權(quán)重概率PPB濾波，得到濾波后的兩幅圖像X₁和X₂；