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一種基于模糊拓撲的非監(jiān)督變化檢測方法

文檔序號:6522694閱讀:171來源:國知局
一種基于模糊拓撲的非監(jiān)督變化檢測方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于模糊拓撲的非監(jiān)督變化檢測方法,該方法首次將模糊拓撲理論引入到差分影像XD中,視XD為一模糊拓撲空間;差分影像中的不變像素集合W1和變化像素集合W2均被視為模糊集合。利用誘導(dǎo)的模糊拓撲(X,τα,τ1-α)將集合W1和W2分解為三部分:內(nèi)部、模糊邊界和外部。內(nèi)部像素被標記為初步變化檢測時的類別,邊界像素需要利用模糊拓撲的支撐連通性進行重新標記,一個集合的外部與另外一個集合的邊界或內(nèi)部重疊,因此可忽略外部像素。本發(fā)明很大程度上解決了變與不變像素集合間的模糊邊界問題,進而提高了變化檢測結(jié)果的整體精度。
【專利說明】一種基于模糊拓撲的非監(jiān)督變化檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于遙感【技術(shù)領(lǐng)域】,涉及一種非監(jiān)督變化檢測方法,特別涉及一種基于模糊拓撲的非監(jiān)督變化檢測方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在遙感應(yīng)用中,由于非監(jiān)督變化檢測技術(shù)不需要地面真實數(shù)據(jù)來選取訓練樣本,所以非監(jiān)督變化檢測技術(shù)應(yīng)用廣泛,尤其是對中等分辨率遙感影像。在傳統(tǒng)非監(jiān)督變化檢測中,首先對比兩期遙感影像生成“差分影像”,然后分析差分影像的灰度直方圖確定一個閾值Ttl,最后應(yīng)用此閾值把差分影像分為變化與不變兩類。
[0003]由于“差分影像”中,變化與不變類別在灰度直方圖中存在重疊區(qū)域,變化與不變集合之間沒有明確的邊界,而是一個模糊的過度邊界。因此,基于經(jīng)典集合論的單一閾值變化檢測技術(shù),不能很好地解決變與不變像素集合間的模糊邊界問題,在一定程度上降低了變化檢測的精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對現(xiàn)有基于經(jīng)典集合論的非監(jiān)督變化檢測技術(shù)的不足,本發(fā)明提出了一種基于模糊拓撲的非監(jiān)督變化檢測方法。
[0005]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于模糊拓撲的非監(jiān)督變化檢測方法,其特征在于,包括以下步驟:
[0006]步驟1:對兩期的多光譜遙感影像進行預(yù)處理,所述的預(yù)處理包括影像匹配和相對輻射校正;
[0007]步驟2:生成差分影像,得到差分影像空間Xd,并將所述的將差分影像空間Xd視為模糊拓撲空間,由不變像素集合W1和變化像素集合W2兩個模糊集合組成;
[0008]步驟3:計算不變像素集合W1和變化像素集合W2的隸屬度函數(shù),用最大似然分類方法對差分影像進行初步變化檢測;
[0009]步驟4:利用模糊拓撲分別把不變像素集合W1和變化像素集合W2分成內(nèi)部、模糊邊界和外部三部分;
[0010]步驟5:利用模糊拓撲的支撐連通性對模糊邊界的像素進行重新標記,直到所有的模糊邊界像素被重新標記完畢。
[0011]本發(fā)明首次把模糊拓撲引入到非監(jiān)督變化檢測中,差分影像空間被視為模糊拓撲空間;把差分影像的像素分為兩類,可靠的內(nèi)部和具有不確定性的模糊邊界部分;利用模糊拓撲的連通性對存在不確定性的模糊邊界像素進行重新標記;很大程度上解決了差分影像中變化像素集合和不變像素集合的不確定邊界問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1-1:是本發(fā)明實施例的實驗數(shù)據(jù)tl時刻第4波段的影像。[0013]圖1-2:是本發(fā)明實施例的實驗數(shù)據(jù)t2時刻第4波段的影像。
[0014]圖1-3:是本發(fā)明實施例的實驗數(shù)據(jù)的地面參考影像。
[0015]圖2:是本發(fā)明實施例的主要流程圖。
[0016]圖3-1:是本發(fā)明實施例的模糊集合例子A。
[0017]圖3-2:是本發(fā)明實施例的模糊集合A的內(nèi)部。
[0018]圖3-3:是本發(fā)明實施例的模糊集合A的閉包。
[0019]圖4-1:是本發(fā)明實施例的邊界像素八鄰域的某一類內(nèi)部像素個數(shù)大于另一類內(nèi)部像素個數(shù)情形。
[0020]圖4-2:是本發(fā)明實施例的邊界像素八鄰域的兩類內(nèi)部像素個數(shù)相等的情形。
[0021]圖4-3:是本發(fā)明實施例的邊界像素八鄰域的像素全是邊界像素的情形。
[0022]圖5:是本發(fā)明實施例的一種基于經(jīng)典集合論的變化檢測方法(基于最大似然分類)的變化檢測結(jié)果圖。
[0023]圖6:是本發(fā)明實施例的變化檢測結(jié)果圖。
[0024]圖7:是本發(fā)明實施例的模糊邊界像素的分布圖。
【具體實施方式】
`[0025]以下結(jié)合附圖和實施例詳細說明本發(fā)明技術(shù)方案。
[0026]本實施例用Landsat7ETM+數(shù)據(jù)做實驗,空間分辨率為30米,實驗數(shù)據(jù)大小是400 X 400像素,獲取時間分別是2001年8月(tl)和2002年8月(t2),地點是中國遼寧省;用來生成差分影像的波段為1,2,3,4,5和7。請見圖1-1、圖1-2和圖1-3,分別為tl時刻和t2時刻第4波段的影像以及實驗地區(qū)的參考影像。
[0027]請見圖2,是本發(fā)明方法的流程圖,本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是:一種基于模糊拓撲的非監(jiān)督變化檢測方法包括以下步驟:
[0028]步驟1:對兩期的多光譜遙感影像進行預(yù)處理,所述的預(yù)處理包括影像匹配和相對輻射校正;本實施例參考t2時期的影像,對tl時期的影像進行影像匹配和相對輻射校正。
[0029]步驟2:利用經(jīng)典的變化矢量分析方法生成差分影像,得到差分影像空間Xd,并將所述的將差分影像空間Xd視為模糊拓撲空間,由不變像素集合W1和變化像素集合W2兩個模糊集合組成;
[0030]本實施中,設(shè)tl時刻和t2時刻的多光譜遙感影像分別為X1和X2,由它們生成的差分影像空間記為XD,差分影像由不變像素集合W1和變化像素集合W2組成,差分影像應(yīng)用經(jīng)典的變化矢量分析方法生成,具體如下:
[0031]SS1Ks11, S12,…,sln)T和S2= (s21, S22,…,s2n)T分別表示一個像素在影像X1和影像X2的灰度值,其中n是波段數(shù),此處n的值為6。則該像素的變化矢量可以由下式計算:
[0032]VS=S1-S2= (sn-s21,S12-S22,…,sln-s2n)T (式壹)
[0033]則變化矢量的??梢杂脷W式距離量測:
【權(quán)利要求】
1.一種基于模糊拓撲的非監(jiān)督變化檢測方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟1:對兩期的多光譜遙感影像進行預(yù)處理,所述的預(yù)處理包括影像匹配和相對輻射校正; 步驟2:生成差分影像,得到差分影像空間XD,并將所述的將差分影像空間Xd視為模糊拓撲空間,由不變像素集合W1和變化像素集合W2兩個模糊集合組成; 步驟3:計算不變像素集合W1和變化像素集合W2的隸屬度函數(shù),用最大似然分類方法對差分影像進行初步變化檢測; 步驟4:利用模糊拓撲分別把不變像素集合W1和變化像素集合W2分成內(nèi)部、模糊邊界和外部三部分; 步驟5:利用模糊拓撲的支撐連通性對模糊邊界的像素進行重新標記,直到所有的模糊邊界像素被重新標記完畢。
【文檔編號】G06T7/00GK103606172SQ201310658490
【公開日】2014年2月26日 申請日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月9日
【發(fā)明者】史文中, 邵攀, 郝明 申請人:武漢大學
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