顾及影像对象时空变化的遥感影像变化检测方法及系统技术方案

本发明专利技术提供一种顾及影像对象时空变化的遥感影像变化检测方法及系统，包括分别提取两个不同时相影像的光谱特征、纹理特征和边缘特征；以每个像素为初始对象，集合两个时相的特征，根据异质度增长最小的合并准则进行连通子对象的合并，得到不完备影像对象集合；以不完备影像对象集合为初始对象，以单时相影像的特征构成特征集合，根据异质度增长最小的合并准则分别对不同时相影像进行连通子对象的合并，得到完备影像对象集合；根据对象集合的层次关系，建立影像对象对应关系；基于不同时期影像的对象对应关系，检测到影像对象的完整变化或局部变化。本发明专利技术利用多特征方法，顾及了多时相影像对象的空间变化，提高面向对象变化检测的精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于遥感影像变化检测
，涉及一种顾及影像对象时空变化的遥感影像变化检测方法及系统。
技术介绍
在自然力量和人类活动的双重作用下，地球每天都在不断的变化。随着人类社会的飞速发展，科学技术水平的日益提高，人类对自然界的改造能力越来越大，地球变化的速度也随之加剧。为了获悉地球发展状态与进程，掌握地球变化及其对人类的影响，通过变化检测快速准确地获取地球的变化信息，科学高效的进行地理国情监测，对于提高人类对各种灾害的预防及预警能力，辅助城市发展规划与决策等都具有重大意义。随着航空航天技术的发展，通过遥感影像对目标或现象进行观测已经在很多行业得到广泛应用。在遥感技术日益发展的今天，利用遥感手段可以快速、多次地获取大范围数据资料的特点，对地球变化进行观测进而及时、高效、低成本的获取地球变化信息已逐渐成为各行业学者研究的热点。伴随着遥感技术的发展，遥感影像空间分辨率逐步提高，在高分辨率及甚高分辨率遥感影像中，地物细节更加清晰，信息更加丰富。而与此同时，“同物异谱”和“异物同谱”的现象也更加普遍，这对变化检测技术提出了更高的要求。传统的基于像素的变化检测算法应用与高分辨率及甚高分辨率遥感影像时，会产生较为严重的“椒盐现象”，从而造成检测出的伪变化较多，降低了变化检测的精度。因此，针对高分辨率及甚高分辨率遥感影像，很多学者提出了面向对象的变化检测算法(Object-based change detection,OBCD)。而面向对象的变化检测的关键则在于影像对象的构造。构造影像对象是通过影像对象分割技术实现的，为了构造更符合地理目标实体的影像对象，影像分割技术也在不断的发展，但针对变化检测的影像分割方法却十分匮乏。在面向对象变化检测方法中，为了便于不同时相的影像对象的比较，通常采用的变化检测策略是令不同时相的遥感影像采用相同的分割结果。而对于已经变化的对象，这种影像对象构造结果显然是与实际不相符的。而对于未变化的对象，由于投影差的影响，其位置在不同时相影像中存在位移，统一的影像对象划分势必造成在一个或多个时相中的目标与影像对象不相符。因此，会造成伪变化的产生，降低变化检测精度。
技术实现思路
本专利技术的目的在于针对现有技术的缺点和不足，提供一种顾及影像对象时空变化的遥感影像变化检测方法及系统，在综合利用光谱、纹理、边缘、形状等多特征对影像进行分割的基础上，顾及多时相影像对象的空间变化，利用不完备尺度对象集合与完备尺度对象集合的层次关系建立多时相影像对象的对应关系，为多时相遥感影像变化检测构造更符合地理目标实体且便于算法比较的影像对象集。所提供的方法可用于高分辨率和甚分辨率遥感影像变化检测。本专利技术所采用的技术方案是一种顾及影像对象时空变化的遥感影像变化检测方法，包括以下步骤：步骤a，分别提取两个不同时相影像的光谱特征、纹理特征和边缘特征；步骤b，根据预设的不完备影像对象尺度参数，以每个像素为初始对象，集合步骤a得到的两个时相的光谱、纹理、边缘特征构成特征集合，根据异质度增长最小的合并准则进行连通子对象的合并，则合并结果作为不完备影像对象集合；步骤c，根据预设的完备影像对象尺度参数，以步骤b所得不完备影像对象集合为初始对象，以单时相影像的光谱、纹理、边缘特征构成特征集合，根据异质度增长最小的合并准则分别对不同时相影像进行连通子对象的合并，则合并结果作为完备影像对象集合，合并过程中得到的完备影像对象与不完备影像对象间的包含-属于关系为不同时相的完备影像对象集合与不完备影像对象集合的层次关系；步骤d，根据步骤c计算所得不同时相的完备影像对象集合与步骤b所得不完备影像对象集合的层次关系，建立影像对象对应关系；步骤e，基于不同时期影像的对象对应关系，检测到影像对象的完整变化或局部变化。而且，步骤a中，遥感影像纹理特征采用基于时/频域的方法提取，包括利用非下采样Contourlet变换对原始图像进行滤波得到多尺度多方向高频子带系数，并用预设大小窗口内的所有像素值的模的方差对高频子带系数进行局部统计，从而得到遥感影像的纹理特征。而且，步骤a中，遥感影像边缘特征利用改进的Canny强度表示，包括在Canny算子计算得到的边缘强度的基础上，使用非极大值抑制的方法对边缘强度图进行细化处理，将细化后的边缘强度结果作为影像的边缘特征。而且，步骤b和步骤c中，根据异质度增长最小的合并准则的合并过程是，根据初始对象和特征集合统计每个对象的特征异质度，遍历所有初始对象作为种子对象，计算当种子对象与其邻接的对象合并时产生的异质度增长值，找到与种子对象合并时异质度增长最小的邻
接对象，如果其异质度增长值小于相应设定的尺度参数，则对两个对象进行合并，否则，将种子对象标记为合并完成的对象，后续不再对其进行合并。而且，步骤d中，通过不同时相的完备影像对象集合与不完备影像对象集合的层次关系，建立影像对象对应关系，实现过程为，首先遍历某一时相的所有完备影像对象集，在另一个时相的完备影像对象集中查找与其有公共不完备影像对象且未被标记为已对应的完备影像对象作为候选对应对象，计算所有候选对应对象所包含的公共不完备影像对象的面积之和，和值最高即为其对应对象并标记为已对应，相应的两个对象建立起对应关系，基于对象关系，进而实现面向对象的变化检测。本专利技术提供一种顾及影像对象时空变化的遥感影像变化检测系统，包括以下模块：第一模块，用于分别提取两个不同时相影像的光谱特征、纹理特征和边缘特征；第二模块，用于根据预设的不完备影像对象尺度参数，以每个像素为初始对象，集合第一模块得到的两个时相的光谱、纹理、边缘特征构成特征集合，根据异质度增长最小的合并准则进行连通子对象的合并，则合并结果作为不完备影像对象集合；第三模块，用于根据预设的完备影像对象尺度参数，以第二模块所得不完备影像对象集合为初始对象，以单时相影像的光谱、纹理、边缘特征构成特征集合，根据异质度增长最小的合并准则分别对不同时相影像进行连通子对象的合并，则合并结果作为完备影像对象集合，合并过程中得到的完备影像对象与不完备影像对象间的包含-属于关系为不同时相的完备影像对象集合与不完备影像对象集合的层次关系；第四模块，用于根据第三模块计算所得不同时相的完备影像对象集合与第二模块所得不完备影像对象集合的层次关系，建立影像对象对应关系；第五模块，用于基于不同时期影像的对象对应关系，检测到影像对象的完整变化或局部变化。而且，第一模块中，遥感影像纹理特征采用基于时/频域的方法提取，包括利用非下采样Contourlet变换对原始图像进行滤波得到多尺度多方向高频子带系数，并用预设大小窗口内的所有像素值的模的方差对高频子带系数进行局部统计，从而得到遥感影像的纹理特征。而且，第一模块中，遥感影像边缘特征利用改进的Canny强度表示，包括在Canny算子计算得到的边缘强度的基础上，使用非极大值抑制的方法对边缘强度图进行细化处理，将细化后的边缘强度结果作为影像的边缘特征。而且，第二模块和第三模块中，根据异质度增长最小的合并准则的合并过程是，根据初
始对象和特征集合统计每个对象的特征异质度，遍历所有初始对象作为种子对象，计算当种子对象与其邻接的对象合并时产生的异质度增长值，找到与种子对象合并时异质度增长最小的邻接本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种顾及影像对象时空变化的遥感影像变化检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a，分别提取两个不同时相影像的光谱特征、纹理特征和边缘特征；步骤b，根据预设的不完备影像对象尺度参数，以每个像素为初始对象，集合步骤a得到的两个时相的光谱、纹理、边缘特征构成特征集合，根据异质度增长最小的合并准则进行连通子对象的合并，则合并结果作为不完备影像对象集合；步骤c，根据预设的完备影像对象尺度参数，以步骤b所得不完备影像对象集合为初始对象，以单时相影像的光谱、纹理、边缘特征构成特征集合，根据异质度增长最小的合并准则分别对不同时相影像进行连通子对象的合并，则合并结果作为完备影像对象集合，合并过程中得到的完备影像对象与不完备影像对象间的包含‑属于关系为不同时相的完备影像对象集合与不完备影像对象集合的层次关系；步骤d，根据步骤c计算所得不同时相的完备影像对象集合与步骤b所得不完备影像对象集合的层次关系，建立影像对象对应关系；步骤e，基于不同时期影像的对象对应关系，检测到影像对象的完整变化或局部变化。

【技术特征摘要】
1.一种顾及影像对象时空变化的遥感影像变化检测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a，分别提取两个不同时相影像的光谱特征、纹理特征和边缘特征；步骤b，根据预设的不完备影像对象尺度参数，以每个像素为初始对象，集合步骤a得到的两个时相的光谱、纹理、边缘特征构成特征集合，根据异质度增长最小的合并准则进行连通子对象的合并，则合并结果作为不完备影像对象集合；步骤c，根据预设的完备影像对象尺度参数，以步骤b所得不完备影像对象集合为初始对象，以单时相影像的光谱、纹理、边缘特征构成特征集合，根据异质度增长最小的合并准则分别对不同时相影像进行连通子对象的合并，则合并结果作为完备影像对象集合，合并过程中得到的完备影像对象与不完备影像对象间的包含-属于关系为不同时相的完备影像对象集合与不完备影像对象集合的层次关系；步骤d，根据步骤c计算所得不同时相的完备影像对象集合与步骤b所得不完备影像对象集合的层次关系，建立影像对象对应关系；步骤e，基于不同时期影像的对象对应关系，检测到影像对象的完整变化或局部变化。2.根据权利要求1所述顾及影像对象时空变化的遥感影像变化检测方法，其特征在于：步骤a中，遥感影像纹理特征采用基于时/频域的方法提取，包括利用非下采样Contourlet变换对原始图像进行滤波得到多尺度多方向高频子带系数，并用预设大小窗口内的所有像素值的模的方差对高频子带系数进行局部统计，从而得到遥感影像的纹理特征。3.根据权利要求1所述顾及影像对象时空变化的遥感影像变化检测方法，其特征在于：步骤a中，遥感影像边缘特征利用改进的Canny强度表示，包括在Canny算子计算得到的边缘强度的基础上，使用非极大值抑制的方法对边缘强度图进行细化处理，将细化后的边缘强度结果作为影像的边缘特征。4.根据权利要求1所述顾及影像对象时空变化的遥感影像变化检测方法，其特征在于：步骤b和步骤c中，根据异质度增长最小的合并准则的合并过程是，根据初始对象和特征集合统计每个对象的特征异质度，遍历所有初始对象作为种子对象，计算当种子对象与其邻接的对象合并时产生的异质度增长值，找到与种子对象合并时异质度增长最小的邻接对象，如果其异质度增长值小于相应设定的尺度参数，则对两个对象进行合并，否则，将种子对象标记为合并完成的对象，后续不再对其进行合并。5.根据权利要求1或2或3或4所述顾及影像对象时空变化的遥感影像变化检测方法，其特征在于：步骤d中，通过不同时相的完备影像对象集合与不完备影像对象集合的层次关系，建立影像对象对应关系，实现过程为，首先遍历某一时相的所有完备影像对象集，在另一个时相的完备影像对象集中查找与其有公共不完备影像对象且未被标记为已对应的完备影像对象作为候选对应对象，计算所有候选对应对象所包含的公共不完备影像对象的面积之和，和值最高即为其对应对象并标记为已对应，相应的两个对象建立起对应关系，基于对象关系，进而实现面向对象的变化检测。6.一种顾及影像对象时空...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵振峰，田英洁，沈小乐，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42