[发明专利]基于震后单张POLSAR影像的建筑物损毁评估方法

说明书

技术领域

本发明属于极化雷达遥感图像处理技术领域，设计一种仅利用震后单张全极化合成孔径雷达（Polarimetric Synthetic Aperture Radar，POLSAR）影像对震后建筑物检测及损毁程度估计的新方法。

背景技术

我国地震活动具有频度高、强度大、震源浅且分布广的特点。统计数字表明，我国的陆地地震竟占全球陆地地震的三分之一，造成地震死亡的人数达全球的1/2以上。如2008年汶川5.12地震和2010年青海玉树地震等对人民的生命安全和财产造成了极大的损失。地震发生后，大量的房屋和道路损毁，气象条件恶劣，使得及时获取受灾现场信息异常困难。遥感技术以其快速、从宏观到微观全面观测等优势条件，对及时了解和掌握灾区情况和正确实施抢险救灾十分重要。虽然利用高分辨率的光学影像可以直观的评价损害的程度，但地震后一般伴随有恶劣的天气条件。具有全天候、全天时观测能力的高分辨率雷达遥感技术在地震灾害监测中有不可替代的作用。目前，对倒塌建筑物的解译主要是利用地震前后的光学或SAR影像的变化即相关和相干性等方面进行研究，但对偏远地区震前光学和SAR数据一般较难获取，而且不同传感器获得的数据相干性一般较小，倒塌建筑物检测效率较低。近年来，随着高分辨率全极化雷达卫星相继发射和各国机载多波段多极化系统的发展，雷达影像的极化信息更为丰富，为城区结构与实时变化信息的提取提供了有力的数据支持。特别是全极化SAR技术的发展，可以获得地物在多个极化通道下的回波，为从物理散射机制上对倒塌建筑物和主体结构相对完整的未倒塌建筑物的解译提供了丰富的信息。目前，利用星载和我国机载SAR平台（SARMAPPER）获取的震后全极化SAR数据在抗震救灾中起到了重要作用，但目前对全极化数据的利用需要大量的人工解译来提供灾后的损毁图，没有形成系统的倒塌建筑物检测和损毁程度评估方法，对全极化SAR数据的利用率和解译精度都比较低。

发明内容

本发明综合考虑地震灾区的实际情况，在传统的利用地震前后的光学和序列单极化SAR数据对震区建筑物的散射机理研究不足的情况下，仅利用震后获取的单张全极化SAR数据，通过极化和纹理信息提取，实现建筑物损毁程度评估，在提高评估精度的同时减少对数据的依赖性。

本发明的技术方案提供一种基于震后单张POLSAR影像的建筑物损毁评估方法，包括以下步骤：

步骤1，影像预处理，包括对原始的POLSAR影像进行噪声去除、研究区域提取及分块；

步骤2，非建筑物区域检测，包括提取出块内非建筑物；

步骤3，倒塌建筑物检测和预评价，包括将规范化圆极化相关系数NCCC大于设定阈值的建筑物归为倒塌建筑物类，小于等于设定阈值的建筑物归为非倒塌建筑物类，然后根据步骤2所得非建筑物区域检测进行预评价如下，

首先，设步骤1所得分块中第j块的相应多边形记为第j个多边形，

DLIj=ΣxdxjPxjAj-Bj]]>

其中，DLI_j是第j个多边形的损毁程度；d_xj表示第j个多边形的第x个像素是否属于倒塌建筑物，是为1，否为0；P_xj表示第j个多边形的第x个像素是否属于建筑物，是为1，否为0；A_j表示第j个多边形中的总像素数；B_j表示第j个多边形中的非建筑物像素数；

然后，根据DLI_j和预设分级阈值对各分块进行分类，包括严重损毁类、中等损毁类和轻微损毁类；

步骤4，对预评估结果进一步精化，得到最终的损毁程度分类结果，包括根据利用灰度共生矩阵提取的均质性纹理特征HOM和预设的HOM纹理阈值，当某个属于严重损毁类的分块的均质性纹理特征HOM大于等于预设的HOM纹理阈值时，将该分块改为属于中等损毁类；