遙感影像變化檢測的方法及系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及遙感技術領域，尤其設及一種遙感影像變化檢測的方法及系統。
【背景技術】
[0002] 當今，大自然的運動、人類的活動W及經濟全球化的不斷發展，引起了災害頻發、 ±地過度開星、氣候變化等全球性問題，使人們意識到快速地、大規模地對地表覆蓋進行變 化檢測，分析其變化的特點和原因及影響結果，對于我國有效進行生態環境變化監測及地 理國情監測，實現可持續發展具有十分重要的意義。
[0003] 隨著遙感科學、計算機技術W及數理統計等學科技術的不斷發展，遙感變化檢測 作為運些學科交叉后新的增長點，是遙感數據處理技術發展方向的代表。自二十世紀屯十 年代美國國家航空航天局發射第一顆Landsat陸地觀測衛星W來，國內外很多學者開始針 對遙感影像變化檢測進行大量研究，并將其在±地資源調查、管理和更新工作中廣泛應用， 主要包括±地利用類型的變化檢測、±地利用數量及其變化范圍的檢測和利用基期輔助數 據的更新工作。從分類角度看，遙感影像變化檢測方法可W分為分類前變化檢測和分類后 變化檢測：分類前變化檢測就是對同一區域的多時相遙感影像數據幾何配準后直接結合起 來進行各種變換運算和對比分析，進而得到變化檢測結果；而分類后變化檢測是對同一區 域的多時相遙感影像數據幾何配準后先分別進行分類或特定目標識別，再將分類識別的結 果進行對比分析。從變化檢測的算法策略角度看，遙感影像變化檢測方法可W歸納為屯類： 算術運算法、變換法、分類法、高級模型法、GIS方法、視覺分析法和其它方法。此外，也有部 分學者W遙感影像的最小處理單元為著眼點，將變化檢測方法分為基于像元的變化檢測法 和面向對象的變化檢測法。
[0004] 隨著遙感衛星技術的不斷發展，所獲取的遙感數據空間分辨率越來越高，由此導 致的巨大數據量W及更為豐富的空間特征極大地增加了變化檢測有效實行的難度，降低了 變化檢測的效率，為變化檢測算法在高分辨率遙感影像中的應用帶來了阻礙。此外，目前 基于多時相的高分辨率遙感影像變化檢測方法僅僅利用了遙感影像像元灰度信息，并沒有 考慮其他幾何和位置信息，對影像的變化檢測方法多是通過圖像上的信息來檢測變化的區 域。而由于同類影像地物內部灰度起伏較大，導致檢測結果極其破碎，"椒鹽"現象十分嚴 重，獲取的變化圖斑不規整，與變化地物的邊界不完全吻合，變化檢測精度較低。

【發明內容】

[0005] 基于此，有必要針對傳統技術的多時相遙感影像的變化檢測方法椒鹽現象嚴重， 變化檢測精度低的問題，提供一種新的遙感影像變化檢測的方法及系統。
[0006] 為實現本發明目的提供的一種遙感影像變化檢測的方法，包括W下步驟：
[0007] W前一時相遙感影像相對應的矢量圖斑為基準對后一時相遙感影像進行分割，獲 取所述后一時相遙感影像的后分割圖斑；
[0008] 選定一個所述分割圖斑，提取所選定的所述分割圖斑對應的前一時相遙感影像區 域的全部或部分光譜特征和紋理特征構成前一空間向量特征，并根據所述前一空間向量特 征構建前一空間向量；
[0009] 提取所選定的分割圖斑對應的后一時相遙感影像的與所述前一空間向量特征相 對應的特征后一空間向量特征，并根據所述后一空間特征向量構建后一空間向量；
[0010] 通過比較所述后一空間向量和所述前一空間向量判斷所選擇的分割圖斑相對所 述前一時相遙感影像對應區域是否發生變化，若發生了變化，則判定所述后一時相遙感影 像對應區域發生了變化；
[0011] 所述矢量圖斑為多個，所述分割圖斑也為多個；所述遙感影像特征包括圖斑的光 譜特征和紋理特征。
[0012] 作為一種遙感影像變化檢測的方法的可實施方式，步驟通過比較所述后一空間向 量和所述前一空間向量判斷所選擇的分割圖斑是否發生變化中，當所選擇的分割圖斑發生 的變化超過預設闊值時，判定所述后一時相遙感影像中所選擇的所述分割圖斑發生了變 化。
[0013] 作為一種遙感影像變化檢測的方法的可實施方式，判斷所選擇的分割圖斑是否發 生變化完成后，繼續選擇新的所述分割圖斑，對所述后一時相遙感影像的新的分割圖斑是 否發生變化進行判斷。
[0014] 作為一種遙感影像變化檢測的方法的可實施方式，還包括W下步驟：
[0015] 對所述后一時相遙感影像中的所有所述分割圖斑是否發生變化判斷完成后，計算 所有發生變化的分割圖斑的總面積，便于后續檢測精度的計算。
[0016] 作為一種遙感影像變化檢測的方法的可實施方式，所述通過比較所述后一空間向 量和所述前一空間向量判斷所選擇的分割圖斑是否發生變化，包括W下步驟：
[0017] 將所述前一空間向量和所述后一空間向量作為兩組隨機變量F和T，分別計算所 述兩組隨機變量的協方差和互協方差，得到四個方差矩陣，將所述四個方差矩陣整合在一 起構建一個總體方差矩陣
[0018] 計算所述總體方差矩陣的廣義特征方程，并在單位方差約束條件下計算廣義特征 方程
的特征向量a和b，其中，P為對 應的廣義特征方程的特征根；
[0019] 根據公式M=U-V計算所選擇的所述分割圖斑的變化參數M;其中，U=aT*F，V= bT*T;
[0020] 通過卡方分布概率密度函數對參數Z進行賦權計算，
其中，K為每 組所述隨機變量F或T中的變量個數，鮮i為第i個變化參數M的變量標準差；
[0021] 判斷所述參數Z是否小于等于預設數值，若是，則判定當前所選擇的分割圖斑為 變化圖斑。
[0022] 作為一種遙感影像變化檢測的方法的可實施方式，所述后一時相遙感影像和所述 前一時相遙感影像均為柵格數據，所述矢量圖斑和所述分割圖斑均為矢量數據；
[0023]W前一時相遙感影像相對應的矢量圖斑為基準對后一時相遙感影像進行分割時， 根據分割精度要求設定面向對象分割的分割尺度、緊致度W及光譜指數。
[0024] 基于同一發明構思的一種遙感影像變化檢測的系統，包括分割模塊、前一空間向 量構建模塊、后一空間向量構建模塊和變化判斷模塊；
[0025] 所述分割模塊，被配置為W前一時相遙感影像相對應的矢量圖斑為基準對后一時 相遙感影像進行分割，獲取所述后一時相遙感影像的分割圖斑；
[0026] 所述前一空間向量構建模塊，被配置為選定一個所述分割圖斑，提取所選定的所 述分割圖斑對應的前一時相遙感影像區域的全部或部分遙感影像特征構成前一空間向量 特征，并根據所述前一空間向量特征構建前一空間向量；
[0027] 所述后一空間向量構建模塊，被配置為提取所選定的分割圖斑對應的后一時相遙 感影像區域的與所述前一空間向量特征相對應的特征后一空間向量特征，并根據所述后一 至間特征向量構建后一至間向量；
[0028] 所述變化判斷模塊，被配置為通過比較所述后一空間向量和所述前一空間向量判 斷所選擇的分割圖斑相對所述前一時相遙感影像對應區域是否發生變化，若發生了變化， 則判定所述后一時相遙感影像對應區域發生了變化；
[0029] 所述矢量圖斑為多個，所述分割圖斑也為多個；所述遙感影像特征包括圖斑的光 譜特征和紋理特征。
[0030] 作為一種遙感影像變化檢測的系統的可實施方式，所述變化判斷模塊在進行判斷 時，當所選擇的分割圖斑發生的變化超過預設闊值時，判定所述后一時相遙感影像中所選 擇的所述分割圖斑發生了變化。
[0031] 作為一種遙感影像變化檢測的系統的可實施方式，所述變化判斷模塊對一個所述 分割圖斑是否發生變化判斷完成后，轉執行所述后一空間向量構建模塊，對所述后一時相 遙感影像的下一分割圖斑進行判斷，直至完成所述后一時相遙感影像的所有分割圖斑是否 發生變化的判斷；且
[0032] 該系統中還包括總面積計算模塊，被配置為對所述后一時相遙感影像中的所有所 述分割圖斑是否發生變化判斷完成后，計算所有發生變化的分割圖斑的總面積，便于后續 檢測精度的計算。
[0033] 作為一種遙感影像變化檢測的系統的可實施方式，所述變化判斷模塊包括方差矩 陣構建單元、特征值計算單元、變化參數計算單元、判定參數計算單元W及圖斑變化判定單 元；
[0034] 所述方差矩陣構建單元，被配置為將所述前一空間向量和所述后一空間向量作為 兩組隨機變量F和T，分別計算所述兩組隨機變量的協方差和互協方差，得到四個方差矩 陣，將所述四個方差矩陣整合在一起構建一個總體方差矩陣
，其中，5：ff為 前一空間向量對應的隨機變量F的協方差；Xtt為后一空間向量對應的隨機變量