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1、文章编号:1671-8860(2005)08-0664-04文献标志码:AGIS知识引导的正射影像变化检测及更新112苏国中张剑清陈炳贵(1武汉大学遥感信息工程学院,武汉市珞喻路129号,430079)(2南昌工程学院,南昌市北京东路59号,330029)摘要:针对数字正射影像变化检测问题的复杂性,提出了一种基于GIS知识引导的多维变化模板分析方法,探讨了由粗到细的四叉树变化检测模板生成方法和一些利用GIS知识的专家打分方法。利用此方法,对一个实验区不同时期的数字正射影像进行了变化检测和正射影像库的更新,达到
2、了预期的目的。关键词:正射影像;变化检测;更新;检测模板;影像匹配;灰度共生矩阵中图法分类号:P231.5;P208数字正射影像是组成空间地理信息系统框架析方法。的重要数据源。目前我国很多测绘单位结合4D生产任务,已经生产了大量的数字正射影像图1数字正射影像数据更新(DOM),并且还在继续生产。但是,随着社会与经济的发展,这些DOM将会失去其现势性,特别1.1卫星影像更新DOM库的方案是在经济高速发展和城市变化周期不到两年的地卫星影像有全天候、多时相和低成本等特点,区。重新制作DOM要花费许多人力、物力,而且
3、利用SPOT卫星影像资料制作1∶5万DOM和从外业控制、内业空中三角测量到制作新的IKNOS影像制作1∶1万DOM已有较为成熟的DOM,又需要相当长的时间,很难跟上对现势技术。要建立一套快速更新机制必须完成两个方DOM的需要。另外,随着我国信息化水平的提面的工作:①利用已建成的GIS数据库和DEM高和数字地球战略的实施,各种GIS系统也相继数据库建立一个影像控制点库,实现卫星影像的建成,如何快速更新正射影像,特别是城镇区域的快速几何配准和纠正;②利用GIS数据库中知识正射影像,确保GIS数据源的时效性,是一个
4、亟快速发现和更新DOM变化,实现数据库更新。待解决的问题。当前对地观察的原始影像信息获1.2航空摄影更新DOM库的方案取手段非常先进,而信息处理手段相对落后,所获航空像片更新DOM库有两种方法:①采用常取的影像不能及时得到应用。若能够不需要外业规手段进行野外控制测量,室内空三加密,再用全控制,甚至不需要空中三角测量,就能够利用高分数字航测仪生成正射影像,实现全区域的DOM更辨率航空航天遥感影像对旧的DOM进行快速更新;②为了避免费时、费力的野外控制测量和全数新,达到“准实时”的程度,则既可以节省大量的人字测图
5、处理,利用现有GIS数据库和DEM数据力、物力及时间,又可以保持DOM的现势性。库,选择控制点生成正射影像和更新DOM数据本文提出数字正射影像数据库快速更新的整库。第二种方式应该是DOM库快速更新的主要体方案,并针对方案中提到的不同时相的数字正方法。用航片制作正射影像要根据区域情况采用射影像变化检测进行了深入的分析,引入了基于不同方法。对于平坦地区可利用航片与正射影像GIS知识引导的多维变化模板分析方法,为解决进行密集匹配,再用小面元纠正生成正射影像;对影像变化检测这一难题提供了一种新的思路和分于高山地区和建
6、筑物密集的城市地区,可用匹配的收稿日期:2005-05-20。项目来源:国家自然科学基金资助项目(40337055)。2武汉大学学报·信息科学版2005年8月方法在正射影像上选取控制点,对区域内航片进行空三加密,恢复像片方位元素再生成正射影像。航2正射影像的变化检测空影像快速更新DOM库的流程如图1。不同时相的影像,由于受季节、气候、传感器差异、摄影方向、摄影时间等诸多因素的影响,导致变化检测的工作变得非常复杂。这种复杂性具体表现在如下几个方面:①不同季节地面植被变化引起影像纹理变化;②同一建筑物不同摄影方向
7、在正射影像上阴影的位置和纹理特征不相同;③受光照、气候、传感器的影响,完全相同的地物在不同时相的影像上表现出纹理和色调的不一致。本文利用常用变化检测方法生成多维变化模板,再对变化模板用GIS数据库知识进行专家打分分析,最后检测出不同时相变化模板,用这些模板指导DOM数据库的更新。基本过程如图2。图1航空影像更新正射影像库流程Fig.1DOMUpdationwithAerialImages图2DOM检测更新流程图Fig.2DOMUpdatingCourse2.1相关系数法变化检测模板域相似程度小于0.2,可初步
8、断定该区域已经变众所周知,相关系数是灰度线性变化的不变化;如果大于0.8,可初步确认为没有变化,否则量,因此用相关系数法检测变化区域,可以克服由对该区域进行细分判断;如果区域细分到小于16不同摄影条件下引起的影像亮度反差导致的变像素还不落在判断域内,就置该区域为无法判断化。相关系数法变化检测模板bg可按下列步骤的灰色区域。1生成:①将检测区域分成四块,计算每块新老影2.2灰度共生矩阵变化检测模板像的
