基于多尺度幾何特征向量的變化檢測方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種變化檢測方法，尤其涉及一種基于多尺度幾何特征向量的變化檢 測方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 變化檢測是指在不同時期觀測某一實體或現(xiàn)象，并以此判斷其狀態(tài)變化的過程。 準確高效的變化檢測信息對于研宄全球變化、空間數(shù)據(jù)庫更新、應急測繪保障等具有重要 意義。與傳統(tǒng)像素級變化檢測算法（包括馬國銳，眭海剛，李平湘等.基于核函數(shù)度量相 似性的遙感影像變化檢測[J]、陸苗，梅洋，陳利軍.利用光譜量值和形狀優(yōu)化組合的地表 覆蓋變化檢測方法[J]和J. Chen, M. Lu, X. Chen, et al. A spectral gradient difference based approach for land cover change detection[J])相比，基于對象的影像分析 (Object-based Image Analysis, 0BIA)能綜合利用影像的光譜、紋理、幾何等信息，已成為 近年來變化檢測研宄的趨勢。而利用分割對象的幾何特征則是基于對象分析的重要內(nèi)容之 一。然而，現(xiàn)有方法主要采用單一尺度來進行影像分割，對多個尺度分割的規(guī)律及應用研宄 較少。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問題而提供一種基于多尺度幾何特征向量的 變化檢測方法。
[0004] 本發(fā)明通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)上述目的：
[0005] 一種基于多尺度幾何特征向量的變化檢測方法，包括以下步驟：
[0006] (1)確定多尺度的數(shù)量與數(shù)值并進行多尺度影像分割；
[0007] 其中包括序列多尺度生成：序列多尺度為按照一定數(shù)學規(guī)則生成的特定多尺度集 合，構(gòu)建序列多尺度可以使用多種數(shù)學規(guī)則，包括等差序列：
[0008] S = {a0+i* A | i G [0, n]}
[0009] 上式中：S表示等差序列多尺度集合；aO表示序列初始值；i是從0到n的整數(shù)集 合；A代表序列公差；
[0010] 尺度范圍是指等差序列多尺度集合最小值和最大值之間的范圍，確定了尺度范圍 之后，序列公差就決定著多尺度幾何特征向量刻畫尺度空間的細節(jié)程度；
[0011] (2)以基本單元為檢索條件在各個尺度分割結(jié)果中搜索尺度關(guān)聯(lián)對象，計算其幾 何特征并由此構(gòu)建描述該檢測單元的多尺度幾何特征向量；
[0012] 其中包括多尺度幾何特征向量構(gòu)建：
[0013] 確定了等差序列多尺度之后，需要構(gòu)建多尺度幾何特征向量，矢量分割對象在幾 何維度上屬于二維面狀要素，使用面積和周長來描述面狀要素的幾何特征，用景觀生態(tài)學 中的形狀指數(shù)來描述分割對象的幾何特征，其計算方法如下所示：
【主權(quán)項】
1. 一種基于多尺度幾何特征向量的變化檢測方法，其特征在于：包括以下步驟： (1) 確定多尺度的數(shù)量與數(shù)值并進行多尺度影像分割； (2) 以基本單元為檢索條件在各個尺度分割結(jié)果中搜索尺度關(guān)聯(lián)對象，計算其幾何特 征并由此構(gòu)建描述該檢測單元的多尺度幾何特征向量； (3) 通過測定不同時相幾何特征向量的變化強度來判斷該單元的變化情況。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多尺度幾何特征向量的變化檢測方法，其特征在 于：步驟（1)中，包括序列多尺度生成：序列多尺度為按照一定數(shù)學規(guī)則生成的特定多尺度 集合，構(gòu)建序列多尺度可以使用多種數(shù)學規(guī)則。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多尺度幾何特征向量的變化檢測方法，其特征在 于：構(gòu)建序列多尺度使用的數(shù)學規(guī)則中包括等差序列： S= {a0+i*A|iG[〇,n]} 上式中：S表示等差序列多尺度集合；aO表示序列初始值；i是從0到n的整數(shù)集合；A代表序列公差。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多尺度幾何特征向量的變化檢測方法，其特征在 于：尺度范圍是指等差序列多尺度集合最小值和最大值之間的范圍。
5. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于多尺度幾何特征向量的變化檢測方法，其特征在 于：確定了尺度范圍之后，序列公差就決定著多尺度幾何特征向量刻畫尺度空間的細節(jié)程 度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多尺度幾何特征向量的變化檢測方法，其特征在 于：步驟（2)中，其中包括多尺度幾何特征向量構(gòu)建：確定了等差序列多尺度之后，需要構(gòu) 建多尺度幾何特征向量，矢量分割對象在幾何維度上屬于二維面狀要素，使用面積和周長 來描述面狀要素的幾何特征，用景觀生態(tài)學中的形狀指數(shù)來描述分割對象的幾何特征。
7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于多尺度幾何特征向量的變化檢測方法，其特征在 于：描述分割對象的幾何特征的計算方法如下所示：
在上式中，SI表示形狀指數(shù)，A表示面積，P表示周長。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種基于多尺度幾何特征向量的變化檢測方法，其特征在 于：計算步驟包括： 用等差序列多尺度中的每個尺度對影像進行分割； 從每一尺度分割對象中搜索包含當前像素位置的尺度關(guān)聯(lián)對象； 計算所有尺度關(guān)聯(lián)對象的幾何特征，并組合成多尺度幾何特征向量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于多尺度幾何特征向量的變化檢測方法，其特征在 于：步驟（3)中，包括基于多尺度幾何特征向量的變化強度計算： 從多尺度幾何特征向量的形狀差異出發(fā)，使用相關(guān)系數(shù)來計算不同時相多尺度幾何特 征向量的變化強度，計算方法如下式所示：
上式中，CI表示變化強度，MSGFV表示多尺度幾何特征向量，Corelate表示相關(guān)系數(shù)，tl表示第1個時相，t2表示第2個時相，n表示多尺度的個數(shù)，當兩期多尺度幾何特征向 量的形狀曲線相近時，其相關(guān)系數(shù)值較大，而變化強度值則較??；反之如果形狀差異大，則 相關(guān)系數(shù)值較小，變化強度值則較大。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于多尺度幾何特征向量的變化檢測方法，包括確定多尺度的數(shù)量與數(shù)值并進行多尺度影像分割；以基本單元為檢索條件在各個尺度分割結(jié)果中搜索尺度關(guān)聯(lián)對象，計算其幾何特征并由此構(gòu)建描述該檢測單元的多尺度幾何特征向量；通過測定不同時相幾何特征向量的變化強度來判斷該單元的變化情況。本發(fā)明提供了一種基于多尺度幾何特征向量的變化檢測方法，該方法將檢測的依據(jù)從光譜空間轉(zhuǎn)換到尺度空間，通過等差序列多尺度的生成、多尺度幾何特征向量的構(gòu)建、基于幾何特征向量的變化強度計算等關(guān)鍵步驟來實現(xiàn)變化區(qū)域的測定，本發(fā)明的變化檢測方法更加精確。
【IPC分類】G06T7-00, G06K9-46
【公開號】CN104809726
【申請?zhí)枴緾N201510198615
【發(fā)明人】張萍
【申請人】張萍
【公開日】2015年7月29日
【申請日】2015年4月24日