[发明专利]一种新型纹理特征的SAR建筑物震害估计方法

说明书

本发明公开了一种新型纹理特征的SAR建筑物震害估计方法，首先将原始全极化合成孔径雷达(PolSAR)数据导入进行预处理，利用改进的Yamaguchi四分量分解(IYFD)方法对全极化合成孔径雷达数据进行极化分解，提取二次散射分量和体散射分量，将二次散射分量对应的全极化合成孔径雷达图像中的待识别地物，分类为平行完好建筑物，根据公式计算提取的全极化合成孔径雷达数据的SPAN图像，并根据公式计算全极化合成孔径雷达数据的MSD值；本发明对比仅采用传统的极化分解方法，有半数以上的完好建筑物从倒塌建筑物的混合地物中成功分离出来，不仅保证了足够高的损毁建筑物识别精度，还保证了较高的完好建筑物的正确识别精度，大幅提高了建筑物震害估计精度与可靠性。

技术领域

本发明涉及建筑物震害估计技术领域，具体为一种新型纹理特征的SAR建筑物震害估计方法。

背景技术

建筑物是人类生活和工作的主要场所，也是城市地区最主要的经济实体构成元素，因此，破坏性地震发生后引起的建筑物倒塌，往往是造成人员伤亡和经济损失的最主要因素。震后，对建筑物损毁的评估是地震应急工作的首要任务之一。精准的建筑物震害评估结果能够给应急指挥决策提供最有益、最高效的参考。全极化合成孔径雷达数据既有合成孔径雷达成像不受太阳光照和云层遮挡的成像优势，又包含丰富的四个极化通道的信息量。由于全极化合成孔径雷达数据的信息量足够多，仅使用震后单景全极化合成孔径雷达影像识别震害信息，能够得到精度和速度的保障。全极化合成孔径雷达数据的处理和应用常常离不开极化分解，然而单一地采用传统极化分解方法容易造成倒塌建筑物的数量被过度估计，夸大震害程度。城区建筑布局常常是多样化的，除了平行完好建筑物具有典型的强散射建筑物合成孔径雷达成像特征，还存在一些方位建筑物，散射强度较弱，与倒塌建筑物具有相似的散射特性，因此这些方位建筑物常常被误识为倒塌建筑物。

在震后合成孔径雷达影像中，很多倒塌建筑(损毁建筑物)的墙体倒塌，造成墙体与地面形成的二面角结构毁坏，无法形成具有较强散射强度的合成孔径雷达图像二次散射特征，散射机制不再是二次散射占优，而是由体散射主导。这就使得倒塌建筑物比完好建筑物的散射强度弱。然而，在合成孔径雷达图像中还存在一种特殊现象，一些完好建筑物的排列方向与雷达飞行方向不平行，这类建筑称之为方位建筑物。由于方位建筑物的极化基被旋转，造成这类建筑具有较强的去极化效应，其主导散射机制为体散射，散射强度较弱。因此，方位建筑物与倒塌建筑物具有相似的散射机制和散射强度，在合成孔径雷达图像中相互混淆现象比较严重，常常造成损毁建筑物被过多评估。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型纹理特征的SAR建筑物震害估计方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种新型纹理特征的SAR建筑物震害估计方法，其方法包括如下步骤：

(S1)首先将原始PolSAR数据导入进行预处理，利用改进的Yamaguchi四分量分解方法对全极化合成孔径雷达数据进行极化分解，提取二次散射分量和体散射分量；

(S2)将二次散射分量对应的全极化合成孔径雷达图像中的待识别地物，分类为平行完好建筑物；

(S3)根据公式计算提取的全极化合成孔径雷达数据的SPAN图像，并根据公式计算全极化合成孔径雷达数据的MSD值；

(S4)为MSD选择合适的阈值，根据公式所示的分类规则，将极化分解得到的体散射分量划分为倒塌建筑物和方位建筑物；

(S5)最后，将方位建筑物和平行完好建筑物归并为完好建筑物，将倒塌建筑物定义为损毁建筑物类别。

优选的，所述步骤(S1)中，全极化合成孔径雷达的总功率图像数据包含所有极化通道的强度信息。