地表覆蓋與建筑物目標變化檢測技術研究

鞏翼龍

黑龍江地理信息工程院，黑龍江 哈爾濱 150081

地表覆蓋與建筑物目標變化檢測技術研究

鞏翼龍

黑龍江地理信息工程院，黑龍江 哈爾濱 150081

隨著遙感技術發(fā)展，大量的多元異構遙感數(shù)據(jù)得以獲取，為對地球表面進行及時的、精確的變化檢測提供了大量的數(shù)據(jù)基礎。但是，各種遙感數(shù)據(jù)在發(fā)揮各自特點的同時也對變化檢測方法提出了挑戰(zhàn)。如，高分辨率遙感影像削弱了混合像元的影響，但帶來了更大的空間復雜性。又如，各種遙感數(shù)據(jù)能夠在變化檢測的空間和時間上形成互補優(yōu)勢，但成像機理不同、數(shù)據(jù)處理基礎不同的遙感數(shù)據(jù)的綜合處理也成為了綜合利用這些數(shù)據(jù)資源的難點。如何最大程度地發(fā)揮已有遙感數(shù)據(jù)在變化檢測中的作用，發(fā)展多元遙感數(shù)據(jù)分析與處理技術有重要意義。本文從高分辨率遙感影像的變化檢測、結合機載LiDAR數(shù)據(jù)與航空影像的多元變化檢測方面入手進行了深入研究，論文的主要工作包括：

(1) 研究了基于計算機視覺原理的地表覆蓋變化檢測方法。分析了目前基于紋理特征遙感變化檢測技術的主要問題，針對多時相影像需要獨立計算紋理，需要較大計算量的問題；以及很少有方法顧忌時間維度的紋理信息，主要是利用地學統(tǒng)計中方法進行紋理的提取，從而方法單一等問題。提出了顧及時間維度紋理的變化檢測方法——基于光流動態(tài)紋理(optical flow dynamic texture，OFDT)的高分辨率遙感影像變化檢測方法，利用計算機視覺領域的OFDT構建多幅高分辨率遙感影像之間時間維度紋理描述變化信息，能夠有效應用在高分辨率遙感影像的變化檢測中，提高變化檢測精度。

(2) 研究了基于人類視覺原理的地表覆蓋變化檢測方法。分析了目前廣泛使用的人工可視化變化檢測的流程和生物視覺過程。根據(jù)人類視覺發(fā)現(xiàn)影像間差異的過程，在顯著圖原理的基礎上，提出了遙感影像間差異信息的顯著圖原理。通過構建基于PCA正交變換的強度特征圖、基于影像差值的顏色對立特征圖、基于光流動態(tài)紋理的方向特征圖，經(jīng)過金字塔圖像跨層合并及歸一化后，形成從“特征圖”到“醒目圖”到“顯著圖”的遙感影像間差異信息顯著圖框架。對生成的“差異信息顯著圖”，再通過設置相鄰像元灰度變化閾值和變化地物最小尺度(像素)閾值來有效提取變化圖斑。

(3) 研究了高分辨率遙感影像分類方法。從面向對象分析的角度入手，對高分辨率遙感影像的分類方法及其在變化檢測中的應用進行了研究。由于分類結果會直接影響變化檢測結果，針對基于多規(guī)則的高分辨率遙感影像分類方法中分類特征選擇依賴人工選取，不同操作人員在分類特征的選擇上的個體差異會間接影響分類精度的問題，提出了一種基于J-M距離的多規(guī)則高分辨率遙感影像分類方法，引入J-M距離作為量化的特征選取標準，能夠有效提高分類的自動化和去個體差異化的程度；并將該分類方法用于高分辨率遙感影像變化檢測，能夠獲得較好檢測精度。

(4) 研究了多元遙感建筑物目標變化檢測方法。分析了目前利用機載LiDAR數(shù)據(jù)與航空影像進行建筑物目標變化檢測的特點與問題。針對聯(lián)合分類對數(shù)據(jù)豐富性要求苛刻、過度依賴NDVI等航空影像特征、對LiDAR高程信息、建筑物幾何信息利用不足等問題，提出一種利用機載LiDAR與航空影像進行建筑物目標變化檢測的新方法，充分利用可見光數(shù)據(jù)的光譜、紋理特征以及LiDAR數(shù)據(jù)的高程信息，利用多規(guī)則分類算法解決這兩種異元異構數(shù)據(jù)間建筑物變化檢測問題。每個時相僅需要單一一種數(shù)據(jù)，不需要多種數(shù)據(jù)聯(lián)合分類，能夠對建筑物目標進行有效的變化發(fā)現(xiàn)。

(5) 研究了變化檢測后處理方法。針對前面的利用機載LiDAR與航空影像進行建筑物目標變化檢測的方法，分析了由于建筑物側立面信息形成的偽變化特點，提出了一種結合面積閾值的形態(tài)學后處理方法，能夠有效去除大部分建筑物目標偽變化。

Author： GONG Yilong (1985—), male, received his doctoral degree from Wuhan University on June 2015, majors in remote sensing information processing and application.

E-mail： gongyil@whu.edu.cn

Research on Land Cover and Building Target Change Detection Technology

GONG Yilong

Heilongjiang Institute of Geomatics Engineering, Harbin 150081, China

鞏翼龍.地表覆蓋與建筑物目標變化檢測技術研究[J].測繪學報，2017,46(1)：132.

10.11947/j.AGCS.2017.20160478. GONG Yilong.Research on Land Cover and Building Target Change Detection Technology[J]. Acta Geodaetica et Cartographica Sinica,2017,46(1):132. DOI:10.11947/j.AGCS.2017.20160478.

P237

D

1001-1595(2017)01-0132-01

國家重點研發(fā)計劃項目(2016YFB0501401)；國家青年科學基金(41601488)

2016-09-27

鞏翼龍(1985—)，男，2015年6月畢業(yè)于武漢大學，獲工學博士學位(指導教師：閆利教授)，研究方向為遙感信息處理與應用。