[发明专利]一种基于航空影像的水体与居民地变化检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于航空影像的水体与居民地变化检测方法，属于影像处理领域，特别是属于航空影像处理与目标提取技术领域。

背景技术

自然界的变化和人类的活动改变了地表景观和土地利用形式。及时、有效地监测变化区域和变化类型，是城市变化检测和地图自动修测的基础工作。现代对地观测技术进入了一个能够及时、快速地提供各种对地观测数据的阶段。利用近期航空影像，实现数据快速更新，成为地图修测的一项重要手段。自动、高效、准确地从某地区近期航空影像中提取水体和居民地并识别其变化区域和变化类型，可大大减少地图修测的人工作业量，对地图修测有重要的意义。

利用影像实现水体和居民地的变化检测首要解决的问题是水体和居民地的提取。Andrea采用区域增长的方法从中小比例尺影像提取居民地；Heipke将纹理分析方法和建筑物自动检测算法结合提取居民地，并对GIS数据库进行半自动修测；Paola深入研究居民地提取算法，比较BP神经网络和最大似然分类两种方法提取居民地，分析算法的局限性和适用性；杨存建从对居民地的遥感信息机理入手，分析目标在TM影像各个波段上与其他地物的可分性；易祎以人工选取种子点的方法获得训练样区，采用区域增长方法提取目标；佘琼基于LBP/C(LocalBinary Pattern/Contrast)法提取居民地；朱莉娜将水体分为主干河流、湖泊和支流水系网，分别对主干河流采用模式分类，对湖泊采用区域增长，对支流水系网采用多模板匹配，从遥感影像上提取水体。由于水体和居民地的复杂性，上述方法存在两个缺陷。一是这类提取方法均需要人工选择大量的训练样本；二是在目标的提取中，需要人工给出提取阈值。因此，大图幅海量数据的更新需要大量的人工干预，无法适应生产需求。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种基于航空影像的水体与居民地变化检测方法，充分利用已有旧矢量数据，在无人工干预的条件下实现样本训练和阈值确定，并根据不同的置信度和变化类型将变化检测结果提供给作业员，提高了地图修测的自动化程度，缩短了数据更新周期。

实现本发明目的采用的技术方案是：一种基于航空影像的水体与居民地变化检测方法，包括以下步骤：

(1)对近期航空影像进行预处理，预处理操作包括：(a)对航空影像的正射纠正，(b)对正射影像的拼接，(c)根据同区域旧矢量数据范围，对拼接的正射影像进行裁减，(d)将裁减结果作为变化检测的输入影像；

(2)将待测区域水体和居民地的旧矢量数据栅格化为二值图像，待测区域内部与外部赋不同的标识；

(3)创建正射影像和二值图像的金字塔影像：用低通滤波器对正射影像和二值图像进行低通滤波，从而得到金字塔影像；

(4)在正射影像的金字塔影像上计算纹理能量特征，包括以下步骤：

I.利用微窗口对原始图像进行卷积运算，获得卷积图像，通过式F(i,j)=Σk=0N-1Σl=0N-1A(k,l)I(k+i,l+j)]]>进行卷积运算，其中，A(k，l)为能量模板，I(k+i，l+j)为原始图像，F(i，j)为卷积结果图像，