[发明专利]一种图像对象层次的变化检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及到一种遥感图像变化检测方法，尤其涉及一种能够利用不同时相的遥感图像的分割结果，如所希望那样利用图像中地物的空间信息的差异进行有效地识别地物变化的遥感图像变化检测方法。

背景技术

遥感技术的出现，改变了人类观测地球的方式；可重复性的遥感资料的获取，使得人类具有了解地表环境动态变化的新途径。遥感技术的发展，光学遥感图像的空间分辨率已从最初的百米级提高到米级，甚至更高；可以重复获得同一地区的多时相遥感图像数据，重访周期也已大大缩短。因而，遥感图像变化检测技术，成为有效利用遥感图像数据的重要途径。

遥感变化检测技术起始于上世纪60年代。1961年，Rosefeld第一次发表用数字化的侦察遥感图像进行自动变化检测论文，并首次提出像元灰度差分的变化检测方法。学术界公认的关于变化检测的权威定义是由印度学者Singh提出，即变化检测是通过对同一目标或现象不同时间的观测来确定其变化的处理过程。这是一种广义的定义，可以具体的理解为遥感变化检测就是利用多时相获取的同一地表区域的遥感图像来确定和分析地表变化，提供地物的空间分布及其变化的定性与定量信息。基于像元光谱特征的变化检测方法主要包含图像代数运算、图像变换和图像分类比较等几种。国内李亚平等（2008）提出了变化检测光谱阈值确定方法，试图提高像元级变化检测方法的应用能力。刘臻等（2005）尝试进行基于相似度验证的变化检测技术。国外研究如Metternicht (1999)将模糊数学引入到变化检测，Walter（2004）将遥感数据分类结果导入到GIS系统后再进行变化检测，Liu YuanBo等(2004)分析了4种变化检测方法的误差传播，Lu等(2005)在Amazon地区比较了10种变化检测方法的应用能力，Hégarat-Mascle等（2005）认为高分辨率遥感图像的变化检测具有与低分辨率图像不同的特征。相关的研究文献还有许多，国内外所实践的变化检测方法基本上都是基于逐像元处理的，这些检测方法不可避免地受到地物本身的光谱信息随时间变化的影响，也同时受到外部变化如光源方向、传感器位置以及在探测和传输过程中的误差引起的变化的影响，上述影响表现为检测结果的不确定性，其表现形式上还存在明显的椒盐现象。

随着技术的发展，以利用遥感图像中的空间信息为目标的面向对象的图像处理方法得到了迅速发展，如多尺度分析方法(Hay等, 2003)，从遥感图像中提取对象的质量评价方法（Zhang等，2005）。在变化检测方面，Baudouin等(2006)将特定尺度下的多尺度分割结果与图像差值变化检测方法，Tian等（2007）对高分辨率遥感图像中的人工地物的多尺度分析进行优化，Im等(2007)利用邻域约束和对象约束提高变化检测能力，利用图像关联分析和图像分割方法进行对象级的变化检测研究，开始尝试在变化检测方面应用图像对象技术。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种遥感图像变化检测方法。

本发明是通过以下技术方案来实现的：一种图像对象层次的变化检测方法，包括如下步骤：

（1）获取同一地区两个时相的遥感图像数据，采用几何校正方法进行图像配准，图像中同一地物的空间位置基本一致；

（2）采用尺度自适应的图像分割方法对两个时相的遥感图像进行图像最优分割；

（3）设定优势图斑条件，在两个时相图像最优分割结果中进行优势图斑的识别和检出；

（4）两个时相遥感图像中优势图斑的进行基于栅格的叠置分析，并对基于栅格的叠置分析结果进行优势图斑的识别和检出；

（5）在叠置分析结果中识别两个时相遥感图像数据优势图斑中发生形状变化的图斑；

（6）以叠置分析结果中的图斑为单元，统计已有的两个图像间的变化检测数据；

（7）标记变化检测数据为图斑空间变化和图斑空间未变化两部分。

进一步地，所述步骤（3）中具体为：以图斑中像元的数量和像元的空间分布为条件确定优势图斑，根据奈奎斯特—香农采样定理和遥感图像混合像元成因，像元构成的图斑的大小须保证能准确表达地物对象（如位置、朝向、形状、大小等）； 

进一步地，所述步骤（5）具体为：在叠置分析结果中，前一时相的1个优势图斑对应后一时相2个或以上优势图斑，则表示形状变化为图斑分裂；前一时相2个或以上优势图斑对应后一时相的1个优势图斑，则表示形状变化为图斑合并；图斑的形状变化也包括上述两种方法的组合，即同时发生了图斑分裂和图斑合并情况。