基于稀疏表示分类的滑坡泥石流区域检测方法技术

本发明专利技术提供一种基于稀疏表示分类的滑坡泥石流区域检测方法，包括：将目标区域待测图像分为大小相同M个待测图像块，利用稀疏表示分类方法对其红绿蓝三通道亮度分析判别获取疑似滑坡泥石流图像块集合及预设第一阈值与稀疏表示误差之差的均值；利用连通区域检测方法在疑似滑坡泥石流图像块集合中获取滑坡泥石流严重损毁区域及其区域边界；根据区域边界各点位置获取各点在灾前图像的土地类型，根据其及预设土地类型对应受灾损失权重获取各点扩展程度影响系数，根据其及预设第一阈值与稀疏表示误差之差的均值获取滑坡泥石流区域扩展距离，利用其对滑坡泥石流严重损毁区域扩展获取滑坡泥石流一般损毁区域。上述方法检测效率高，正确率高，虚警率低。

【技术实现步骤摘要】
基于稀疏表示分类的滑坡泥石流区域检测方法
本专利技术涉及滑坡泥石流区域检测
，尤其涉及一种基于稀疏表示分类(sparserepresentation-basedclassifier，简称SRC)的滑坡泥石流区域检测方法。
技术介绍
根据灾害学定义，滑坡是指斜坡上某一部分岩土在重力(包括岩土本身重力及地下水的动静压力)作用下，沿着一定的软弱结构面(带)产生剪切位移而整体地向斜坡下方移动的作用和现象；而泥石流是指在山区或者其他沟谷深壑、地形险峻的地区，因为暴雨、暴雪或其他自然灾害引发的山体滑坡并携带有大量泥沙以及石块的特殊洪流。滑坡和泥石流的形成机制使得其区域在遥感图像上既没有统一的轮廓、形状等整体特征，也没有均匀的纹理、梯度等局部特征，现有的检测方法大多适用于滑坡泥石流生成位置与其周边地貌特征有较明显区别的情形或借助DEM等信息辅助进行区域、范围判读，存在对数据来源要求苛刻及缺乏广泛适用性等问题，不适合利用xx数据进行灾情评估的应用要求。鉴于此，如何对滑坡泥石流区域进行高效、高正确率且低虚警率的检测成为当前需要解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种基于稀疏表示分类的滑坡泥石流区域检测方法，能够对目标区域航拍图像的滑坡泥石流区域进行高效检测，正确率高，虚警率低。第一方面，本专利技术提供一种基于稀疏表示分类的滑坡泥石流区域检测方法，包括：将目标区域待测图像划分为大小相同的M个待测图像块，M为大于1的整数；利用稀疏表示分类的方法对所述待测图像块红、绿、蓝三通道的亮度进行分析和判别，以获取待测图像块中的疑似滑坡泥石流图像块的集合，并获取预设第一阈值与稀疏表示误差之差的均值；利用连通区域检测方法，在所述疑似滑坡泥石流图像块的集合中获取滑坡泥石流严重损毁区域及其区域边界；根据所述区域边界上各点的位置，获取各点在灾前图像中的土地类型；根据所述各点在灾前图像中的土地类型以及预设的土地类型对应的受灾损失权重，获取各点对应的扩展程度的影响系数；根据所述预设第一阈值与稀疏表示误差之差的均值以及各点对应的扩展程度的影响系数，获取滑坡泥石流区域的扩展距离，并利用该扩展距离对滑坡泥石流严重损毁区域进行扩展，获取滑坡泥石流一般损毁区域。可选地，所述利用稀疏表示分类的方法对所述待测图像块红、绿、蓝三通道的亮度分析和判别，以获取待测图像块中的疑似滑坡泥石流图像块的集合，并获取预设第一阈值与稀疏表示误差之差的均值，包括：将待测图像块依次进行向量化、归一化；根据红、绿、蓝三通道分量的典型样本构建过完备字典Aq(q＝R,G,B)，其中，R、G、B分别为红、绿、蓝三通道分量；获取向量化和归一化后的待测图像块的稀疏表示系数根据所述稀疏表示系数对所述待测图像块进行重构，得到稀疏表示误差根据所述稀疏表示误差获取预设第一阈值与稀疏表示误差的差值将与预设第二阈值进行比较，在≥预设第二阈值时，确定待测图像块的红/绿/蓝通道分量图像块为疑似滑坡泥石流图像块；在待测图像块的红、绿、蓝三通道分量图像块均为疑似滑坡泥石流图像块时，确定该待测图像块为滑坡泥石流疑似图像块，进而得到疑似滑坡泥石流图像块的集合；获取待测图像块为滑坡泥石流疑似图像块时所述预设第一阈值与稀疏表示误差的差值的均值可选地，所述获取向量化和归一化后的待测图像块的稀疏表示系数包括：利用正交匹配追踪OMP算法获取向量化和归一化后的待测图像块的稀疏表示系数可选地，所述利用正交匹配追踪算法OMP算法获取向量化和归一化后的待测图像块的稀疏表示系数包括：根据向量化和归一化后的待测图像块和红、绿、蓝三通道彩色分量字典Aq(q＝R,G,B)，构建目标函数：求解目标函数，获取向量化和归一化后的待测图像块的稀疏表示系数可选地，所述根据所述稀疏表示系数对所述待测图像块进行重构，得到稀疏表示误差包括：根据所述稀疏表示系数通过第一公式对所述待测图像块进行重构，得到稀疏表示误差所述第一公式为：可选地，所述将与预设第二阈值进行比较，还包括：在<预设第二阈值时，确定待测图像块的红/绿/蓝通道分量图像块为非滑坡泥石流图像块。可选地，所述预设第二阈值为0。可选地，所述利用连通区域检测方法，在所述疑似滑坡泥石流图像块的集合中获取滑坡泥石流严重损毁区域及其区域边界，包括：利用八邻域方法的连通区域检测方法，在所述疑似滑坡泥石流图像块的集合中获取滑坡泥石流严重损毁区域及其区域边界。可选地，所述利用八邻域方法的连通区域检测方法，在所述疑似滑坡泥石流图像块的集合中获取滑坡泥石流严重损毁区域及其区域边界，包括：将每个疑似滑坡泥石流图像块的中心点作为一个标记点(i,j)；从每个标记点出发，沿八邻域的每个方向搜索s次，若发现其他标记点，则将该方向上原始标记点与新发现的标记点之间均记为标记点；对所有得到的标记点进行连通检测，在疑似滑坡泥石流图像块中获取滑坡泥石流严重损毁区域；其中，s的取值取决于标记点位置、目标区域图像尺寸和疑似滑坡泥石流图像块的大小。可选地，所述根据所述预设第一阈值与稀疏表示误差之差的均值以及各点对应的扩展程度的影响系数，获取滑坡泥石流区域的扩展距离，并利用该扩展距离对滑坡泥石流严重损毁区域进行扩展，获取滑坡泥石流一般损毁区域，包括：根据所述预设第一阈值与稀疏表示误差之差的均值以及各点对应的扩展程度的影响系数，通过第五公式获取滑坡泥石流区域的扩展距离l(i,j)，并利用该扩展距离对滑坡泥石流严重损毁区域进行扩展，获取滑坡泥石流一般损毁区域；其中，所述第五公式为：为预设第一阈值与稀疏表示误差的差值的均值，θn为所述区域边界上各点对应的第n种土地类型对扩展程度的影响系数。由上述技术方案可知，本专利技术的基于稀疏表示分类的滑坡泥石流区域检测方法，能够对目标区域航拍图像的滑坡泥石流区域进行高效检测，正确率高，虚警率低。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的基于稀疏表示分类的滑坡泥石流区域检测方法的流程示意图；图2为本专利技术实施例提供的八邻域方法的连通区域检测算法的示意图；图3为本专利技术实施例提供的舟曲地区泥石流灾后的航拍图像；图4为使用本专利技术本实施例所述方法中的利用稀疏表示分类的方法对舟曲地区泥石流灾后的航拍图像块进行红、绿、蓝三通道的亮度进行分析和判别，获取疑似滑坡泥石流图像块的集合后的三通道检测效果合成图；图5为使用本专利技术实施例所述方法中的利用连通区域检测方法，在舟曲地区疑似滑坡泥石流图像块中获取滑坡泥石流严重损毁区域后的效果图；图6为使用本专利技术实施例所述方法提供的获取滑坡泥石流影响区域的扩展距离并进行扩展后的舟曲地区的快速评估图；图7为现有民政部减灾中心提供的舟曲县泥石流、滑坡遥感监测图；附图标记：1、滑坡泥石流区域；2、滑坡泥石流严重损毁区域；3、滑坡泥石流一般损毁区域。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他的实施例，都属于本专利技术保护的范围。根据灾害学定义，一方面，滑坡泥石流区域中一定存在不定数量的泥沙和石块，在图像上表现为局部的相似性和规律性；另一方面，泥沙本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于稀疏表示分类的滑坡泥石流区域检测方法，其特征在于，包括：将目标区域待测图像划分为大小相同的M个待测图像块，M为大于1的整数；利用稀疏表示分类的方法对所述待测图像块红、绿、蓝三通道的亮度进行分析和判别，以获取待测图像块中的疑似滑坡泥石流图像块的集合，并获取预设第一阈值与稀疏表示误差之差的均值；利用连通区域检测方法，在所述疑似滑坡泥石流图像块的集合中获取滑坡泥石流严重损毁区域及其区域边界；根据所述区域边界上各点的位置，获取各点在灾前图像中的土地类型；根据所述各点在灾前图像中的土地类型以及预设的土地类型对应的受灾损失权重，获取各点对应的扩展程度的影响系数；根据所述预设第一阈值与稀疏表示误差之差的均值以及各点对应的扩展程度的影响系数，获取滑坡泥石流区域的扩展距离，并利用该扩展距离对滑坡泥石流严重损毁区域进行扩展，获取滑坡泥石流一般损毁区域。

【技术特征摘要】
1.一种基于稀疏表示分类的滑坡泥石流区域检测方法，其特征在于，包括：将目标区域待测图像划分为大小相同的M个待测图像块，M为大于1的整数；利用稀疏表示分类的方法对所述待测图像块红、绿、蓝三通道的亮度进行分析和判别，以获取待测图像块中的疑似滑坡泥石流图像块的集合，并获取预设第一阈值与稀疏表示误差之差的均值；利用八邻域方法的连通区域检测方法，在所述疑似滑坡泥石流图像块的集合中获取滑坡泥石流严重损毁区域及其区域边界；根据所述区域边界上各点的位置，获取各点在灾前图像中的土地类型；根据所述各点在灾前图像中的土地类型以及预设的土地类型对应的受灾损失权重，获取各点对应的扩展程度的影响系数；根据所述预设第一阈值与稀疏表示误差之差的均值以及各点对应的扩展程度的影响系数，获取滑坡泥石流区域的扩展距离，并利用该扩展距离对滑坡泥石流严重损毁区域进行扩展，获取滑坡泥石流一般损毁区域；其中，所述利用稀疏表示分类的方法对所述待测图像块红、绿、蓝三通道的亮度分析和判别，以获取待测图像块中的疑似滑坡泥石流图像块的集合，并获取预设第一阈值与稀疏表示误差之差的均值，包括：将待测图像块依次进行向量化、归一化，其中，q＝R,G,B；p＝1,2,…,M；根据红、绿、蓝三通道分量的典型样本构建过完备字典Aq，其中，R、G、B分别为红、绿、蓝三通道分量；获取向量化和归一化后的待测图像块的稀疏表示系数根据所述稀疏表示系数对所述待测图像块进行重构，得到稀疏表示误差根据所述稀疏表示误差获取预设第一阈值与稀疏表示误差的差值将与预设第二阈值进行比较，在时，确定待测图像块的红/绿/蓝通道分量图像块为疑似滑坡泥石流图像块；在待测图像块的红、绿、蓝三通道分量图像块均为疑似滑坡泥石流图像块时，确定该待测图像块为滑坡泥石流疑似图像块，进而得到疑似滑坡泥石流图像块的集合；获取待测图像块为滑坡泥石流疑似图像块时所述预设第一阈值与稀疏表示误差的差值的均值其中，所述利用八邻域方法的连通区域检测方法，在所述疑似滑坡泥石流图像块的集合中获取滑坡泥石流严重损毁区域及其区域边界，包括：将每个疑似滑坡泥石流图像块的中心点作为一个标记点(i,j)；从每个标记点出发，沿八邻域的每个方向搜索s次，若发现其他标记点，则将该方向上原...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙波，何珺，刘臻，葛凤翔，郝卓，徐其华，
申请(专利权)人：北京师范大学，
类型：发明
国别省市：北京;11