基于遥感影像的变化检测技术

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1、维普资讯http://www.cqvip.com第2期姜涛等：基于遥感影像的变化检测技术·255·基于遥感影像的变化检测技术姜涛，马国锐，秦前清(1．武汉大学电子信息学院，湖北武汉430079；2．武汉大学测绘遥感信息工程国家重点实验室，湖北武汉430079)摘要：变化检测技术已经广泛地应用在各个领域。例如：环境监测、土地利用、农作物生长状况监测、森林采伐监测、灾情估计等方面。主要讨论了基于遥感影像的变化检测技术的实际应用。关键词：变化检测；图像配准；遥感影像；Harris算子中图法分类号：唧51文献标识码：A文章编号：1001—3695(2005)02-0255

2、-03ChangeDetectionTechnologyBasedonRemoteSensingImageJIANGTao，MAGuo—rui，QINQian—qing(1、SchoolofElectronicInformation，WuhanUniversity，WuhanHubei430079，China；2．NationalLaboratoryforInformationEngineeringinSurveying，Mapping＆RemoteSensing，WuhanUniversity，WuhanHubei430079，China)Abstract：Im

3、agechangedetectiontechniquesarewidelyusedineveryfield．Forexample：environmentmonitoring，landUse，thestudyofchangesinvegetation，assessmentofdeforestation，damageassessmentandotherenvironmentchanges．Mostlydiscussthepracticalapplicationofchangedetection．Keywords：ChangeDetection；ImageRegistr

4、ation；RemoteSensingImage；HarrisOperator图像变化检测技术旨在检测同一地点不同时间的图像之间的对应关系。对于图像间的对应关系，目前研究较多的是图间发生的变化。变化检测技术在环境监测、土地利用、农作物像之间只存在相对偏移，对这种情况，重点是如何利用图像间生长状况监测、森林采伐监测、灾情估计等方面有着非常广泛的相关性提高配准的速度和精度。对于图像之间存在旋转和的应用。比例缩放的情况，这些方法就无能为力了。此时，可采用的变通常用于变化检测的方法分为两类：①对不同时间的数据换方法有多项式变换、共线方程变换及随机场中插值变换等。在像素级进

5、行分析；②对不同时间的数据相互独立的分类，然由于多项式法不需要知道图像的先验知识，原理比较直观，使后对分类结果进行比较性研究。前一种方法根据像素值，提取用时较为简单灵活且可以用于各种类型的图像，因而图像配准有关变化性质的信息以找出我们感兴趣的变化，但要求精确的的空间变换一般采用多项式法。时域标准化和图像配准。后一种变化检测方法直接给出了有1．1控制点对的选取关地物性质的信息，因而受配准及时域标准化结果的影响小，控制点对的选取一般采用人工或自动的方式，人工选取要但是所使用的分类器的准确度对它们的影响很大。本文主要求有一定的先验知识，而且费时费力，精度也不是很高。所以

6、讨论了第一种方法，其流程可以用图1来表示。采用自动选取控制点对的方法，先在待配准图像中利用Harris算子提取特征点，然后在基准图像中找到其相应的同名点，采用多种约束条件，保证同名点的准确性，这样就得到所需的控图1变化检测的流程图制点对。Harris算子是C．Harris和M．J．Stephens在1988年提出的1图像配准一种基于信号的点特征提取算子。这种算子受信号处理中自相关函数的启发，给出与自相关函数相联系的矩阵Jlf。Jlf阵适用的变化检测方法有图像差值法、图像比值法、相关系的特征值是自相关函数的一阶曲率，如果两个曲率值都高，那数法、图像回归法。所有这些方

7、法中都要求对多时相图像进行么就认为该点是点特征。精确地配准。Harris算子的公式只涉及图像的一阶导数：图像配准一般包括两个步骤：①确定图像中相应的控制点fggT、对，对控制点的选取要求尽可能精确，同时数量也不能太少，否M=G(s)oLI，I(1)gY】则将会造成很大的误差。②将待配准的两幅图像中的一幅图，=DET(M)／(tr(M)+F)，F=0．1(2)像作为基准图像(t：时刻的图像)，另一幅作为待配准图像(t式(1)中，gx为方向的梯度，g为Y方向的梯度，G(s)为高斯时刻的图像)，通过选择的控制点确定参考图像和配准图像之模板。式(2)中，DET为矩阵的行列

8、式，tr为