[发明专利]一种基于NDVI和PanTex指数的新增建设用地图斑自动提取方法

说明书

技术领域

本发明属于遥感影像处理技术领域，主要涉及土地利用变化检测中的新增建设用地检测方法，具体涉及一种基于NDVI和PanTex指数的高分辨率遥感影像新增建设用地图斑自动提取方法。

背景技术

土地利用/覆盖情况是人类和土地相互作用的综合结果。同时，作为各种资源管理和地理信息服务所需要的最基本数据，土地利用/覆盖信息的获取、分析和更新，显得尤为重要。

遥感影像数据以其宏观性、实时性，一直以来都是进行土地利用/覆盖及其变化检测的最重要手段。高分辨率遥感影像由于携带更多用于影像分析的细节信息，已成为土地利用/覆盖变化信息获取的重要数据源。然而一方面，影像数据量的增加和人工解译效率低成本高的矛盾更加突出；另一方面，由于高分辨率遥感影像本身具有的特点，使得传统的遥感影像分析和变化检测方法并不一定适用于高分辨率遥感数据的分析。可以说高分辨率遥感影像为土地利用/覆盖变化检测提供了更丰富信息的同时也带来了更多挑战。

从技术层面来看，现有的土地利用/覆盖变化检测方法可以分为像素级和对象级两类。像素级变化检测方法通过对前后时相影像进行逐像素分析来提取影像上发生变化的部分。这类方法对不同时相影像数据的几何校正和辐射校正精度要求较高，提取的变化像素易受噪声影响。对象级变化检测方法是指首先通过分割得到同质区域(对象)，然后提取对象特征，最后进行对象比较以提取变化对象。基于对象的变化检测方法以对象为基本单元，可以充分利用对象所固有的尺寸、形状和上下文信息。但基于对象的变化检测方法的难点在于对象的获取和寻找有利用变化检测的特征组合。常用的特征包括各种指数、形状和上下文信息、纹理，梯度等。在使用时，单独使用某一特征进行变化检测都可能造成漏检或误检，因此，应综合利用多特征实现变化检测。

以影像实际发生的客观变化为依据，新增建设用地的检测目标可以分为以下三种类型：①前时相影像为植被覆盖，后时相有明显建筑痕迹；②前时相为植被覆盖，后时相有建设推填土痕迹；③前时相有推填土痕迹，后时相有明显建设痕迹。因此，应针对这三种类型选取合适的特征组合，以实现高分辨率遥感影像新增建设用地图斑的自动提取。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是：针对高分辨率遥感影像新增建设用地的检测，提供一种基于光谱、纹理信息和分割的新增建设用地图斑自动提取方法，能够提取三种类型的新增建设用地图斑。

(二)技术解决方案

本发明提供了一种基于NDVI和PanTex指数的高分辨率遥感影像新增建设用地图斑自动提取方法，包含以下步骤：

步骤1、对不同时相的高分辨率遥感影像进行几何精校正和相对辐射校正；

步骤2、利用经过所述步骤1处理后的两期影像的多光谱波段，计算两期NDVI图像；利用经过所述步骤1处理后的两期影像的全色波段，计算两期PanTex图像；

步骤3、对所述步骤2中得到的两期NDVI图像分别进行两类非监督聚类，聚类结果为植被和非植被；对所述步骤2中得到的两期PanTex图像分别进行两类非监督聚类，聚类结果为建筑物和非建筑物；

步骤4、对所述步骤3中得到的NDVI聚类影像，提取耕地到推土、建筑物的变化图像；对所述步骤3中得到的PanTex聚类影像，提取耕地、推土到建筑物的变化图像；

步骤5、利用经过所述步骤1处理后的两期影像，通过阈值法提取干扰地物，包括暗干扰地物，如水体、阴影，亮干扰地物，如云、噪声；

步骤6、将所述步骤4中得到的两部分变化结果图像进行并集运算，并将由于干扰地物造成的伪变化区域掩膜去除，得到包含三种类型的二值化新增建设用地提取图像；

步骤7、对后时相影像进行分割，提取均值图斑对象；

步骤8、将所述步骤7中得到的分割图斑和步骤6中得到的二值化新增建设用地提取图像进行叠置，计算每个图斑内的变化像素比例，将比例超过设定阈值的图斑提取出来，作为新增建设用地变化图斑。

所述步骤2中的NDVI能够很好的区分植被与非植被，其计算公式如下：

其中，ρ_nir和ρ_red分别代表某个像素近红波段和红波段的像素值。

PanTex是一种基于结构信息的建筑物识别特征，能够提供简单、稳定的建筑物提取效果。PanTex定义了建筑物的识别模型，认为典型的建设用地是由建筑物与其周围的阴影组成的，它的对比度纹理测度在各个方向都高。纹理测度的定义基于灰度共生矩阵，灰度共生矩阵的计算如下：