[發明專利]一種基于雙重約束條件的對象級土地覆蓋變化檢測方法

在審

• 申請號: 201811226866.9
• 申請日: 2018-10-19
• 公開（公告）號: CN109523516A
• 公開（公告）日: 2019-03-26
• 發明（設計）人: 劉亞嵐;任玉環;王智灝
• 申請（專利權）人: 中國科學院遙感與數字地球研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06T7/136
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

1.一種基于雙重約束條件的對象級土地覆蓋變化檢測方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、圖像預處理：對輸入的前時相遙感影像和后時相遙感影像進行幾何校正、正射校正、圖像配準；

B、圖像分割：采用多尺度分割方法，綜合考慮遙感影像的光譜特征和空間特征，將經過步驟(A)圖像預處理的前時相遙感影像和后時相遙感影像同時分割為高度同質性的斑塊對象；

C、特征優選：利用顯著性檢驗方法來檢驗經過步驟(B)圖像分割后的遙感影像斑塊對象的每個波段的特征之間的差異，實現特征的優選；特征的差異性越大，則該波段特征明顯，選取該波段特征為最優特征。對所有特征進行優選得到最優特征組合；

D、變化強度計算：基于步驟(C)特征優選的結果，采用一維向量的方式分別表達步驟(B)圖像分割后的前時相遙感影像和后時相遙感影像每個對象的最優特征組合，然后采用變化矢量表示前時相遙感影像和后時相遙感影像中相對應對象的變化，并采用歐氏距離計算每個對象的變化強度；

E、相關系數計算：在步驟(B)圖像分割基礎上，計算前時相遙感影像和后時相遙感影像中相對應對象之間的光譜相關系數；

F、變化閾值確定：從完成步驟(D)變化強度計算和步驟(E)相關系數計算的所有對象中選取一定數量的訓練樣本，以Kappa系數為判斷變化閾值的標準，在變化強度和相關系數的范圍內，選取令Kappa系數最大的變化強度值和相關系數值分別作為變化強度閾值和相關系數閾值；

G、土地覆蓋變化區域確定：根據步驟(F)變化閾值確定的結果，對于完成步驟(D)變化強度計算和步驟(E)相關系數計算的所有對象，將變化強度值大于變化強度閾值且相關系數值小于相關系數閾值的對象確定為土地覆蓋變化區域，否則，則為土地覆蓋未變化區域；

所述的步驟(B)中的多尺度分割是綜合考慮遙感影像的光譜特征和空間特征，采用自下而上的迭代合并算法將前時相遙感影像和后時相遙感影像同時分割為高度同質性的斑塊對象，并保證兩個時相遙感影像分割后斑塊對象的一致性；

所述的步驟(C)中的特征優選，顯著性檢驗是用于檢驗實驗處理組與對照組或兩種不同處理的效應之間是否有差異，以及這種差異是否顯著的方法，利用顯著性檢驗方法來檢驗每個波段的特征之間差異的顯著性，實現特征的優選，特征的差異性越大，該波段特征明顯，選取該波段特征為最優特征，采用方差分析進行顯著性檢驗，公式如下：

F＝MS_b/MS_w (1)

其中：

MS_b＝SS_b/V_b (2)

MS_w＝SS_w/V_w (3)

SS＝∑_i∑_jX_ij²-(∑_i∑_jX_ij)²/N (5)

SS_w＝SS-SS_b (6)

V_b＝k-1 (7)

V_w＝N-k (8)

式中F為方差分析計算得到的統計量，MS_b為組間均方，MS_w為組內均方，SS_b為組間誤差，SS_w為組內誤差，SS為總誤差，X_ij為第i組的第j個樣本的值，N為樣本總個數，b為每組樣本的個數，V_b為組間的自由度，V_w為組內的自由度，k為樣本組數；

F分布記為F～F(v_b，v_w)，根據F界值表可查出臨界值F_a(v_b，v_w)，ɑ一般取值為0.05或0.01，通過比較方差分析得到的F統計量值與臨界值F_a(v_b，v_w)的大小，得出是否顯著，F<F_0.05(v_b，v_w)時，判斷為不顯著；F≥F_0.05(v_b，v_w)時，判斷為顯著；F≥F_0.01(v_b，v_w)時，判斷為極其顯著。