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专利号: 202210748465X
申请人: 南京信息工程大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-12-30
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高分遥感影像建筑物变化的检测方法,其特征在于,包括步骤如下:S1,获取某一地区在不同时相下的异源高分遥感影像数据集,并对异源高分遥感影像数据集进行配准、融合及分割,得到统一的对象集合;

S2,在已获取分割结果的基础上,构建证据集合;所述证据集合包括非建筑物指数NBI、两时相影像的建筑物指数MBI以及两时相影像间的差分信息;

S3,基于对象在不同时相影像中的阴影特征,提取证据置信度指标;

S4,采用D‑S证据理论进行决策融合,输出面向对象的细粒度建筑物变化检测结果;

所述步骤S2中,构建的证据集合包括:前/后时相的非建筑物指数,前/后时相的建筑物指数以及多时相差分特征;具体实现步骤如下:S21,提取前/后时相的非建筑物指数NBI对于分割结果中的任一对象Ti,定义非建筑物指数NBI:其中,NDVI为归一化差异植被指数,NDWI为归一化差值水体指数,Pr为Ti的矩形度;Pwl为长宽比,Pwlm为遍历所有对象后所得到的长宽比最大值;S为面积指标,令2

其中,si为Ti的面积:si=r×ni,r代表该幅遥感影像的分辨率,ni代表第i个对象内像素点的总数;sa定义为建筑物面积标准值;

根据NBI值的大小,提取前/后时相的非建筑物指数NBI分别为N1i和N2i;

S22,提取前/后时相的建筑物指数MBI

所述前/后时相的建筑物指数MBI的提取步骤如下:S221,计算亮度值:

其中,bandk(x)为第k光谱波段在像素x处的亮度值,W为可见光光谱最大波段数,并将可见光波段每个像素的最大值作为该像素的亮度值;

S222,形态学白帽重构:

其中, 为对亮度图像b的形态学开运算;d和v分别代表线性结构元素的方向和尺度;

S223,计算微分形态学剖面DMP:

DMPWTH(d,v)=|WTH(d,(v+Δv))‑WTH(d,v)|S224,计算建筑物指数MBI:

其中,V=(vmax‑vmin)/Δv+1,D为计算建筑物剖面时的方向数;vmax,vmin分别为线性结构元素的尺度最大值、最小值,Δv为其尺度变化步长;

对建筑物指数MBI结果进行孔洞填补,提取前/后时相建筑物指数MBI分别为λ1i和λ2i;

S23,获得证据集合

定义差分特征:

其中,z为对象Ti中的像素点总数,σ1k、σ2k为对象Ti中第k个像素点分别在两时相中的对应像素值,σmax为第k个像素点在两幅影像中像素值的最大值;

此时,结合两时相NBI指数、两时相MBI指数和两时相差分特征,获得最终的证据集合Ri={N1i,N2i,λ1i,λ2i,Ci}。

2.根据权利要求1所述的高分遥感影像建筑物变化的检测方法,其特征在于,所述步骤S3中,基于证据集合Ri,采用D‑S证据理论,将阴影作为变化检测的中“伪变化”,提取证据置信度指标的具体步骤如下:S31,采用阴影检测方法进行阴影检测;

S32,将彩色的RGB图像转换为HSV图像,通过类间方差g值确定二值化阈值M:

2 2

g=ω0(μ0‑μ) +ω1(μ1‑μ)

其中,ω0为灰度值小于M的前景像素点数占整幅图像的比例,μ0为其平均灰度;ω1为灰度值大于M的背景像素点数占整幅图像的比例,μ1为其平均灰度;μ为图像的总平均灰度;

当完成遍历后,g=gmax时,分割阈值M为最佳二值分割阈值;再对图像进行形态学开闭运算以修补空洞及滤除孤立点,获得阴影检测结果;

此时,计算得出对象Ti在双时相影像中的阴影区域占比分别为p、q,从而获得Ti的证据置信度Ii:Ii=(1‑p)×(1‑q)。

3.根据权利要求1所述的高分遥感影像建筑物变化的检测方法,其特征在于,所述步骤S4中,输出建筑物变化检测结果的具体实现步骤如下:S41,定义识别框架F=[N,D,R,U,O],将对象划分为新建类N、拆除类D、改建类R、未变化类U和其它类O,则焦元包括[N]、[D]、[R]、[U]、[O]、[N,D,R,U,O];

S42,根据步骤S2所提取的证据集合,共构建5个mass函数m1、m2、m3、m4、m5;

若设新建类N为焦元, F上的5个mass函数的Dempster合成规则为:其中,归一化系数 Nk为在第k个mass函数中判决为焦元N;

S43,对任意对象Ti建立概率赋值函数BPAF,设定前一时相的NBI指数N1的mass函数m1,则概率赋值函数BPAF的表达式如下:m1i({N})=0.5×N1i×Ii

m1i({D})=0.35×(1‑N1i)×Iim1i({R})=0.3×(1‑N1i)×Iim1i({U})=0.35×(1‑N1i)×Iim1i({O})=0.5×N1i×Ii

m1i({N,D,R,U,O})=1‑Ii其中,Ii为步骤S31所提取的证据置信度;Ri={N1i,N2i,λ1i,λ2i,Ci}为每个尺度证据所提供的指数全集,在其余mass函数中Ri取集合中的其余证据对应项;N1i为对象Ti在前一时相中由NBI指数得到其为非建筑物的概率,N2i为对象Ti在后一时相中由NBI指数得到其为非建筑物的概率;λ1i为对象Ti在前一时相中由MBI得到其为建筑物的概率,λ2i为其在后一时相中由MBI得到其为建筑物的概率;Ci用于描述对象Ti在前后两时相的变化程度;

S44,根据概率赋值函数值,确定对象Ti的所属类别。

4.根据权利要求3所述的高分遥感影像建筑物变化的检测方法,其特征在于,确定对象Ti的所属类别的判断如下:P1,属于N类的Ti满足:

mi([N])>0.25,或mi([N])>0.15∧mi([R])>0.1;

P2,属于D类的Ti满足:

mi([D])>0.25,或mi([D])>0.15∧mi([R])>0.1;

P3,属于R类的Ti满足:

mi([R])>0.25,

或{mi([N])>0.1∨mi([D])>0.1}∧mi([R])>0.1∧mi([O])<0.3;

P4,属于U类的Ti满足:

mi([U])>0.3,且mi([O])<0.3;

P5,否则,Ti属于O类;

其中,“∧”代表逻辑“与”,“∨”代表逻辑“或”;

根据上述判决规则,输出细粒度建筑物变化检测结果,最终将影像中的所有对象划分为新建类、拆除类、改建类、未变类以及非建筑物类。