[发明专利]一种基于影像块的多时相遥感影像建筑物变化检测方法

说明书

技术领域

本发明属于图像处理技术领域，涉及一种遥感影像建筑物变化检测方法，具体涉及一种基于影像块的多时相遥感影像建筑物变化检测方法。

背景技术

遥感是对地观测的重要手段之一。随着诸如IKONOS、Quick Bird、WorldView、GeoEye和高分二号等高分辨率遥感卫星的升空，遥感影像的空间分辨率和时间分辨率都得到了显著提升。高分遥感影像的数据源越来越广、更新越来越快。基于遥感技术的灾难监测、城市扩张、城市规划和土地管理等应用对国家和社会具有重要意义。这些应用中，一个重要环节就是及时获取变化信息。

遥感影像变化检测的目的是识别出变化的种类和对应的地理位置并评价变化精度。多时相遥感影像发生变化的建筑物区域，往往与上文所述的城区变化监测、违章建筑检测、地理信息快速更新、自然灾害监测或应急响应等应用有关。因此，研究基于多时相遥感影像的建筑物变化检测并分析其变化模式意义重大。

遥感影像变化检测的方法繁多。一般来说可被划分为直接比较、从原图像变换、基于分类、基于机器学习和高级方法这五大类方法。然而，这些方法仍然难以满足高分影像变化检测在具体应用中的需求。概括来说，主要的问题和不足包括：

(1)传统变化检测方法多基于光谱信息，不适用于高分影像。

诸如直接比较法、从原图像变换、基于分类等变化检测方法大多面向中低分辨率遥感影像，基于光谱信息。不同时间获取的遥感影像受到空间、光谱和时相等条件影响，也受到辐射、大气等条件影响，给高精度变化检测带来了困难。此外，高分辨率遥感影像一般仅有近红外、红、绿和蓝四个波段，且空间信息远比中低分辨率影像丰富，同类地物内部差异增大，不同地物之间差异不显著。导致传统的基于光谱信息的检测方法应用于高分影像会造成大量的虚警和漏警。

(2)目前大部分高精度变化检测算法距离实际应用还有较远距离。

目前测绘局、地理信息中心等地理信息产品生产单位往往采用人工勾画实现地物分类再进行变化检测生成专题图的方法，尽管精度高，但耗时长、耗费人力多、效率低；监督学习往往能取得高精度的目标识别和变化检测的结果，但往往需要人工采集大量的训练样本，并耗费较长时间进行模型的训练，同时不同模型的泛化能力不同，很难找到同时适用于各类检测区域的高精度检测模型。因此，目前这些方法虽然能在一定条件下取得较高精度，但距离实际的自动化应用还具有较远距离。

(3)面对海量数据，缺少简单、快速、有效的变化检测方法。

近年来，随着大量商业高分卫星的升空和多源传感器平台的普及，获得某一地区短时间间隔内的多时相多源高分影像不再困难。面对每日TB级的海量遥感数据，(2)中所述的一些方法较复杂、耗时长，而传统的变化检测方法大多基于光谱信息，并不适用于高分数据。因此，使用快速、简单、高效、适用于高性能环境的变化检测算法，仍是一个巨大的挑战。

(4)城市局部尺度及以下的变化检测研究意义重大，但目前缺乏系统有效的理论方法。

随着社会经济的飞速发展，我国城市化进程加快。由此带来了交通拥堵、违章建筑、拆迁市政管理等一系列问题。遥感作为城市规划、地理数据库更新等领域的一种重要手段，可开展有效应用。然而，目前的研究大多基于城市整体这个尺度，旨在研究城市扩张或土地利用变化。基于高分影像开展街区及以下尺度的城市细微变化检测的研究和方法较少。然而，这些研究在违章建筑检测、城市规划、施工区域监测等领域有着重要应用价值。

(5)目前变化检测的诸多算法，对变化及其本质的分析挖掘还很有限。

常见的变化检测算法一般可分为两大类，即仅检测出变化和检测出变化类型。目前已有的方法以检测出变化居多，对变化的分析、尤其是定量分析还较弱。另一方面，长时序遥感影像的变化分析研究往往需要研究某对象的变化模式，目前的研究大多先检测出各个时相的目标或进行地物分类，再人工进行比对分析，智能化程度较低，且容易参杂主观因素。综上，对变化及其本质能够进行分析挖掘的算法需求大。

综上，研究基于高分影像、可深入分析变化模式的建筑物高精度快速变化检测方法，具有重要的研究和应用价值。

发明内容：

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于影像块的多时相遥感影像建筑物变化检测方法。

本发明所采用的技术方案是：一种基于影像块的多时相遥感影像建筑物变化检测方法，其特征在于，前后两时相的建筑物变化检测包括以下步骤：