[發明專利]基于多源差異圖像內容融合的SAR圖像變化檢測方法

有效

• 申請號: 201711434653.0
• 申請日: 2017-12-26
• 公開（公告）號: CN108230365B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 賈萌;王磊;趙志強;陳浩;邱原
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: G06T7/254
• 分類號: G06T7/254;G06K9/62
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

本發明公開了一種基于多源差異圖像內容融合的SAR圖像變化檢測方法，其實現步驟為：首先對在不同時間獲取到的同一地理位置區域的SAR圖像對進行預處理，利用log?ratio和mean?ratio運算產生兩個不同的差異圖像，接著采用小波融合的方法獲取融合差異圖，計算融合差異圖的空間相關信息，以及兩幅差異圖像與融合差異圖之間的相關信息，再利用獲取到的圖像相關性信息對融合差異圖的進行局部修正，最后對獲得的融合差異圖像進行k均值聚類，產生變化檢測結果圖并輸出。該發明能夠處理分布復雜的遙感圖像，當單一差異圖像不能真實反映區域中的變化區域和非變化區域時，仍然能夠有效的檢測變化區域，可用于對環境變化的自動檢測。

技術領域

本發明屬于遙感圖像處理技術領域，涉及一種基于多源差異圖像內容融合的SAR圖像變化檢測方法。

背景技術

SAR圖像變化檢測技術是利用在不同時間對同一區域獲取到的兩幅圖像來確定地表覆蓋物的變化情況，該技術對地球自然環境監測和軍事目標偵察等有重要意義。

變化檢測技術的一般流程主要分為三個步驟：1)預處理；2)產生差異圖像；3)分析差異圖像。顯然，最終變化區域的檢測結果取決于產生差異圖像的質量，這是由于差異圖像中包含了所有反映真實變化的信息。然而，由于SAR圖像中斑點噪聲的存在，使得差異圖像中的某些細節信息損失，嚴重影響差異圖像質量，進而導致檢測變化區域的關鍵信息的丟失。因此，如何提高產生的差異圖像的質量是SAR圖像變化檢測技術中的一項關鍵內容。

目前提出的SAR圖像變化檢測技術中差異圖像的產生方法有：

為了能夠減少斑點噪聲存在所產生的影響，log-ratio運算是一種較為行之有效的差異圖產生方法，因為該方法可以將乘性的斑點噪聲轉化為加性分量，有利于對于噪聲分量的濾除，減少斑點噪聲對最終檢測結果的影響。因為，log運算符的使用能夠有效地壓縮ratio圖像像素灰度值的變化范圍，使得處于低灰度區域的像素得到增強。然而，log運算符在增強低灰度區域的同時減弱了高灰度值區域的像素灰度值變化范圍，使得變化類像素和非變化類像素的分布更加對稱，因此該方法獲得的變化區域的信息不能反映真實的變化情況。

另一種常用的差異圖產生方法是mean-ratio運算，該方法同樣對于斑點噪聲具有一定的魯棒性，假設：變化區域表現為圖像局部平均值的改變。由該方法獲得的差異圖對于背景區域(非變化區域)的表現是十分粗糙的，例如：150/30＝5，15/3＝5。

公茂果等在文章“基于圖像融合和模糊聚類的SAR圖像變化檢測”中提出了一種圖像融合的差異圖像產生方法，采用基于小波變換的圖像融合技術，平均低頻分量對應低頻系數，有利于保持變化區域邊緣信息，而高頻分量則選取對應最小能量的高頻系數，可以較好的解決背景中斑點噪聲干擾的問題。該方法在小波融合的過程中損失了部分有用的信息，變化檢測出的結果準確度不高。

綜上所述，最理想的差異圖是背景區域的像素值盡可能小，而變化區域的像素值則分布于高灰度值區域，當圖像背景復雜，且受到噪聲的影響較大時，變化區域與非變化區域的像素在直方圖上存在較大重疊時，這些算法不能準確地檢測變化檢測區域。

發明內容

本發明的目的是提供一種基于多源差異圖像內容融合的SAR圖像變化檢測方法，解決了現有方法對復雜分布的SAR圖像，利用單幅差異圖像不能準確檢測變化區域的問題。

本發明所采用的技術方案是，利用在不同時間獲取到的同一地理位置區域的SAR圖像產生兩種不同的差異圖像，接著采用小波融合的方法獲取融合差異圖，計算融合差異圖的空間相關信息，以及兩幅差異圖像與融合差異圖之間的相關信息，再利用獲取到的圖像相關性信息對融合差異圖的進行局部修正，最后對獲得的融合差異圖像進行k均值聚類輸出差異圖像，其具體步驟包括如下：

步驟1，選取窗口大小為3×3的Lee濾波器分別對兩幅原始的SAR圖像進行濾波預處理；