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(biāo)變化檢測技術(shù)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(shù)發(fā)展，大量的多元異構(gòu)遙感數(shù)據(jù)得以獲取，為對(duì)地球表面進(jìn)行及時(shí)的、精確的變化檢測提供了大量的數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。但是，各種遙感數(shù)據(jù)在發(fā)揮各自特點(diǎn)的同時(shí)也對(duì)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(fù)雜性。又如，各種遙感數(shù)據(jù)能夠在變化檢測的空間和時(shí)間上形成互補(bǔ)優(yōu)勢，但成像機(jī)理不同、數(shù)據(jù)處理基礎(chǔ)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(diǎn)。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(shù)有重要意義。本文從高分辨率遙感影像的變化檢測、結(jié)合機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)與航空影像的多元變化檢測方面入手進(jìn)行了深入研究，論文的主要工作包括：

(1) 研究了基于計(jì)算機(jī)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(shù)的主要問題，針對(duì)多時(shí)相影像需要獨(dú)立計(jì)算紋理，需要較大計(jì)算量的問題；以及很少有方法顧忌時(shí)間維度的紋理信息，主要是利用地學(xué)統(tǒng)計(jì)中方法進(jìn)行紋理的提取，從而方法單一等問題。提出了顧及時(shí)間維度紋理的變化檢測方法——基于光流動(dòng)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(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的OFDT構(gòu)建多幅高分辨率遙感影像之間時(shí)間維度紋理描述變化信息，能夠有效應(yīng)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(chǔ)上，提出了遙感影像間差異信息的顯著圖原理。通過構(gòu)建基于PCA正交變換的強(qiáng)度特征圖、基于影像差值的顏色對(duì)立特征圖、基于光流動(dòng)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(duì)生成的“差異信息顯著圖”，再通過設(shè)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?qū)ο蠓治龅慕嵌热胧郑瑢?duì)高分辨率遙感影像的分類方法及其在變化檢測中的應(yīng)用進(jìn)行了研究。由于分類結(jié)果會(huì)直接影響變化檢測結(jié)果，針對(duì)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(gè)體差異會(huì)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(biāo)準(zhǔn)，能夠有效提高分類的自動(dòng)化和去個(gè)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(biāo)變化檢測方法。分析了目前利用機(jī)載LiDAR數(shù)據(jù)與航空影像進(jìn)行建筑物目標(biāo)變化檢測的特點(diǎn)與問題。針對(duì)聯(lián)合分類對(duì)數(shù)據(jù)豐富性要求苛刻、過度依賴NDVI等航空影像特征、對(duì)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(jī)載LiDAR與航空影像進(jìn)行建筑物目標(biāo)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(gòu)數(shù)據(jù)間建筑物變化檢測問題。每個(gè)時(shí)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?qū)ㄖ锬繕?biāo)進(jìn)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(duì)前面的利用機(jī)載LiDAR與航空影像進(jìn)行建筑物目標(biāo)變化檢測的方法，分析了由于建筑物側(cè)立面信息形成的偽變化特點(diǎn)，提出了一種結(jié)合面積閾值的形態(tài)學(xué)后處理方法，能夠有效去除大部分建筑物目標(biāo)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(biāo)變化檢測技術(shù)研究[J].測繪學(xué)報(bào)，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(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目(2016YFB0501401)；國家青年科學(xué)基金(41601488)

2016-09-27

鞏翼龍(1985—)，男，2015年6月畢業(yè)于武漢大學(xué)，獲工學(xué)博士學(xué)位(指導(dǎo)教師：閆利教授)，研究方向?yàn)檫b感信息處理與應(yīng)用。