[发明专利]一种基于信息扩展的多光谱遥感影像非监督变化检测方法

说明书

本发明涉及一种基于信息扩展的多光谱遥感影像非监督变化检测方法，包括以下步骤：1)基于非线性波段生成的波段光谱信息扩展：分别对前一时相和后一时相的多光谱影像的任意两个原始波段进行波段光谱信息扩展，获取新扩展的非线性人工光谱波段；2)基于多尺度形态学重构的波段空间信息扩展：分别对原始波段和非线性人工光谱波段通过空间重构运算获取空间扩展波段特征集后，进行差分运算得到差分波段集；3)非监督多类变化检测。与现有技术相比，本发明具有实现有限原始波段扩展和空间信息重构、实现多类变化的自动化、非监督检测等优点。

技术领域

本发明涉及相多光谱遥感影像处理领域，尤其是涉及一种基于信息扩展的多光谱遥感影像非监督变化检测方法。

背景技术

地表的动态变化从时间维度上揭示了环境的演变过程。地球观测卫星的持续对地观测，可探测人类活动和自然因素对环境及地表覆盖的影响，这对全球变化研究有着极其重要的意义。变化检测技术是对地观测研究中最为重要的技术之一，能够自动或半自动地识别不同卫星观测时间段中，同一地理区域内，两幅甚至更多幅影像之间的实际发生土地覆盖/土地利用变化。在卫星上搭载的众多传感器中，多光谱扫描仪可以在较大的地理范围内获取较高空间分辨率的遥感影像。在过去几十年中，考虑到卫星遥感数据的可获得性，多光谱影像是地表要素识别、提取和变化检测研究与应用中的主要数据源。

常规在使用多时相、多光谱影像进行变化检测应用时，由于数据源本身的限制，如影像波段的质量较差(包括为校准的水汽波段、影像坏道、波段噪声等)、波段间的空间位置不一致性、多时相数据间的不一致性(如云、阴影等干扰)、以及波段光谱范围的限制(如只覆盖可见光波段，无近红外、中场波红外)等，进而在使用极少数波段进行多类变化检测时，原始光谱波段不能充分的反映真实的地物变化信息，从而增加了变化检测的难度。虽然基于核函数或深度神经网络的方法在一定程度上可以提供解决此类问题的途径，但都需要长时间的调参过程和庞大的运算量，且这些方法所需的大量训练样本在实际变化检测应用中都很难获得。因此，需要一种简单、高效且实用的基于波段光谱-空间信息扩展的多光谱遥感影像非监督变化检测方法。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于信息扩展的多光谱遥感影像非监督变化检测方法。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于信息扩展的多光谱遥感影像非监督变化检测方法，包括以下步骤：

1)基于非线性波段生成的波段光谱信息扩展：分别对前一时相和后一时相的多光谱影像的任意两个原始波段进行波段光谱信息扩展，获取新扩展的非线性人工光谱波段；

2)基于多尺度形态学重构的波段空间信息扩展：分别对原始波段和非线性人工光谱波段通过空间重构运算获取空间扩展波段特征集后，进行差分运算得到差分波段集；

3)非监督多类变化检测。

所述的步骤1)中，非线性人工光谱波段的计算式为：

其中，X_1,α、X_1,β分别为B维的前一时相多光谱影像X₁的任意两个原始波段，M₁、R₁分别为前一时相多光谱影像X₁扩展后的非线性人工光谱波段，X_2,α、X_2,β分别为B维的后一时相多光谱影像X₂的任意两个原始波段，M₂、R₂分别为后一时相多光谱影像X₂扩展后的非线性人工光谱波段，α、β为波段号。

所述的步骤1)中，在进行除法运算时，通过添加一常数t来避免出现分母为极小非零值的情况。