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《浙江大学》 2011年
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高分辨率遥感影像变化检测的关键技术研究

祝锦霞  
【摘要】:高分辨率遥感影像包含更多、更丰富的地理和地形信息,已经广泛应用到社会经济的很多领域。尽管如此,高分辨率遥感影像在变化检测中仍面临很多问题:地物内部的异质性、丰富的纹理;阴影及投影差;混合像元问题等。其中,几何配准误差、相对辐射校正精度、阴影、像元尺度上较为破碎的变化检测结果、噪声等最为关键,本论文从这几个问题出发,针对变化检测中的变化与未变化两种类别对象,对高分辨率遥感影像变化检测的关键技术进行研究,主要包括以下几个方面: (1)提出了一种基于多变量变化检测(MAD)得到的差异影像为基础,做面向对象后分类处理的OB-MAD方法,减小了高分辨率遥感影像变化检测中不可避免的几何配准误差和阴影等造成的“伪变化信息”。OB-MAD方法结合了多变量变化检测(MAD)和基于对象的后分类方法。一方面,充分利用了面向对象和面向像元两种方法的特点,提高了变化检测精度。另一方面,几何配准误差和阴影等在高分辨率的遥感影像中具有较好的形状特征,MAD变换得到的差异影像集中了所有的变化信息,为面向对象的后分类处理,剔除“伪变化信息”奠定基础。航拍影像通常具有1m以内的空间分辨率,其几何校正、阴影和噪声等问题比卫星影像更为明显,是多时相航拍影像变化检测的一个瓶颈。湿地生态系统又是全球环境变化检测中的一个重要领域,湿地植被的变化、阴影等问题是湿地变化检测研究的重点和难点。因此,选用2006和2007年5月的航拍影像(分辨率0.15m)对美国加州中部的Gadwall North湿地生态系统进行变化检测研究,详细比较了基于差异影的OB-MAD和其他几种方法(OB-traditional, Threshold-MAD和PB-MAD)在变化检测中的差异。研究结果表明,针对变化检测研究中几何配准等造成的“伪变化信息”,三种基于MAD差异影像的方法取得的精度较高。其中,OB-MAD方法得到的总体精度最高(93.54%),其次是Threshold-MAD (90.07%)和PB-MAD (86.09%),相应的地面未变化像元的用户精度也是OB-MAD最高(90.57%),PB-MAD (82.2%)和Threshold-MAD (81.49%)。 (2)多时相高分辨率遥感影像的变化检测预处理过程中,不可避免的几何配准误差、混合像元等都会带来一定的影响。针对这些问题,提出将广泛用于纹理特征提取、滤波除噪等方面的窗口用于相对辐射校正,用窗口区域范围内计算的相对平稳的值作为该区域的特征提高相对辐射校正的精度。研究选择广东番禺区两处具有不同空间异质性的区域,选择2005和2006的SPOT5影像(分辨率2.5m)和2006及2007的航拍影像(分辨率0.15m),3×3,5×5,7×7像元大小的窗口,自动的相对辐射校正算法MAD和稳健回归,进行基于窗口的相对辐射校正方法的敏感性分析。研究结果表明窗口的应用较好的提高了相对辐射校正的精度,同时1)不同空间异质性的遥感影像获得最佳辐射校正所需的窗口大小不一:异质性影像选择3×3像元,而均质性影像则选择5×5像元;2)local size尺度上,稳健回归在不同异质性的遥感影像中差异显著:异质性影像中稳健回归优于传统的手动方法,而在均质性影像中则表现的没有传统方法稳定,而MAD方法在两种空间特性的影像中均表现出比稳健回归更强的鲁棒性;3)几何配准误差在具有较高空间分辨率的航拍影像的变化检测中更为明显,提高相对辐射校正所需窗口较大。 (3)基于波段相减的图像差值法对影像的质量和预处理要求相对较高,通常只用于来自同一传感器、同一时相的遥感数据;预处理中不可避免的几何配准误差、相对辐射校正精度、阴影等都是基于差异影像的高分辨率遥感影像变化检测中的典型问题;像素尺度上得到的变化检测结果较为破碎。在这样的背景下,提出一种面向对象的高分辨率差异图像的变化检测方法(OB-EM),即在对象尺度上,对基于MAD变换和最小噪声比率变换(MNF)得到的差异影像做阈值分析,将像元—像元之间的差异影像推广到对象—对象。研究选择广东番禺区2005和2006的SPOT5影像(分辨率2.5m),分析比较对象的不同特征选择、不同尺度的差异影像(对象和像元)、不同的方法(DFPS、Gams、EM、OB-MAD)等对变化检测的影响。研究结果表明:1)基于决策树的特征选择极大的提高了面向对象的变化检测精度;2)提出的OB-EM方法使得来自不同传感器的遥感影像用于变化检测变的可能;减小了对原始数据的要求和多时相影像的相对辐射校正的要求;改善了“椒盐效应”,提高了高分辨率遥感影像的变化检测精度。3)基于Kappa系数的显著性分析表明OB-EM和OB-MAD两者之间差异显著,说明基于对象的差异影像(OB-EM)比基于像元的差异影像(OB-MAD)能更好的减小甚至避免多时相高分辨率遥感影像变化检测中不可避免的几何配准误差和阴影引起的“伪变化信息”,具有较强的鲁棒性。
【学位授予单位】:浙江大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:TP751

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 梁俊;周武;陈川;董玉森;;基于滑动窗口法的遥感图像纹理统计信息提取研究[J];安徽农业科学;2008年15期
2 陈建,窦贻俭;地理信息系统支持下的城市生态环境功能区划[J];城市环境与城市生态;1996年01期
3 许妙忠,余志惠;高分辨率卫星影像中阴影的自动提取与处理[J];测绘信息与工程;2003年01期
4 陈江龙,曲福田,王启仿;经济发达地区土地利用结构变化预测——以江苏省江阴市为例[J];长江流域资源与环境;2003年04期
5 曹宝;秦其明;马海建;邱云峰;;面向对象方法在SPOT5遥感图像分类中的应用——以北京市海淀区为例[J];地理与地理信息科学;2006年02期
6 黄慧萍,吴炳方;基于区域合并影像分割技术的多尺度地表景观分析[J];地理科学进展;2004年03期
7 崔林丽,史军,唐娉,高志强;中国陆地净初级生产力的季节变化研究[J];地理科学进展;2005年03期
8 蔡运龙;土地利用/土地覆被变化研究:寻求新的综合途径[J];地理研究;2001年06期
9 钟家强;王润生;;基于独立成分分析的多时相遥感图像变化检测[J];电子与信息学报;2006年06期
10 陈国宏;蔡彬清;李美娟;;元胞自动机:一种探索管理系统复杂性的有效工具[J];中国工程科学;2007年01期
中国博士学位论文全文数据库 前5条
1 张路;基于多元统计分析的遥感影像变化检测方法研究[D];武汉大学;2004年
2 钟家强;基于多时相遥感图像的变化检测[D];国防科学技术大学;2005年
3 马建伟;全色波段高空间分辨遥感影像特定目标变化检测技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2006年
4 吴剑;基于面向对象技术的遥感震害信息提取与评价方法研究[D];武汉大学;2010年
5 张汉松;基于对象的海岸带地物变化遥感检测技术的研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前7条
1 徐丽华;顾及投影差的遥感影像变化检测[D];武汉大学;2005年
2 王伟平;基于聚类分析的遥感图像变化检测方法研究[D];国防科学技术大学;2007年
3 刘建军;苍山县矿产资源开发遥感动态监测与景观生态重建潜力研究[D];山东师范大学;2008年
4 刘小洲;高分辨率遥感图像的变化检测技术研究[D];国防科学技术大学;2007年
5 汪求来;面向对象遥感影像分类方法及其应用研究[D];南京林业大学;2008年
6 鞠何其;基于色彩空间变换的遥感影像阴影检测与去除技术[D];上海交通大学;2009年
7 华媛媛;纹理信息在遥感图像分类中的应用与研究[D];西安科技大学;2009年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 蔡薇;郭洪海;隋学艳;杨丽萍;;基于混合像元分解提取小麦种植面积的技术与方法研究[J];山东农业科学;2009年05期
2 沈华;GPS技术在公交车上的应用[J];安徽电子信息职业技术学院学报;2004年Z1期
3 纪启国;;利用小波变换对图像进行像素级融合[J];安徽职业技术学院学报;2008年01期
4 戴晓琴;;浅谈遥感技术在土地利用中的应用[J];安徽农学通报;2008年23期
5 陈会明;;浅谈遥感技术在农业生产中的应用[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年19期
6 陈会明;;浅析遥感技术在我国土地利用调查中的应用[J];安徽农学通报(上半月刊);2009年21期
7 张莉娜;;土壤表层有机质空间分析的遥感技术应用综述[J];安徽农学通报(上半月刊);2010年17期
8 潘雪;高凤杰;万志勇;袁晓哲;孟飞;张欣;;文登市土地利用/覆被变化研究[J];安徽农学通报(上半月刊);2011年17期
9 李艳;何英;李丽;吴巩胜;杨昆;周跃;;土地利用/覆被变化的研究综述[J];安徽农学通报(上半月刊);2012年07期
10 邢炜光;;遥感蒸散估算研究进展[J];安徽农学通报(上半月刊);2012年11期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 赵鸿燕;王君玉;;城市高分辨率影像建筑物阴影研究[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
2 饶欢;张智勇;;一种基于ENVI的区域环境分析方法[A];河南地球科学通报2008年卷(下册)[C];2008年
3 许军强;白朝军;孙珂;王明常;;基于TES算法的地表温度反演应用研究[A];河南地球科学通报2009年卷(上册)[C];2009年
4 郭朝辉;龚亚丽;;利用环境减灾卫星进行干旱灾害监测研究[A];全国旱情监测技术与抗旱减灾措施论文集[C];2009年
5 傅新;刘高焕;黄翀;刘庆生;;人工堤坝影响下的黄河三角洲海岸带生态特征分析[A];全国地质制图与GIS学术论坛论文集[C];2011年
6 王德光;胡宝清;覃开贤;;复杂性科学在喀斯特土地利用系统研究中的应用[A];发挥资源科技优势 保障西部创新发展——中国自然资源学会2011年学术年会论文集(上册)[C];2011年
7 邓书斌;秦禹;;ENVI/IDL在农业遥感中的技术框架研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
8 郭朝辉;亓雪勇;龚亚丽;;环境减灾卫星监测森林火灾应用研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
9 李苓苓;潘耀忠;张锦水;宋国宝;侯东;;SVM与PCVA相结合的冬小麦种植面积测量方法研究[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
10 王卓君;;基于ETM+数据的南京地区土地利用分类制图[A];全国农业遥感技术研讨会论文集[C];2009年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 周兴东;徐州市城区景观格局时空变化遥感监测与分析[D];山东科技大学;2010年
2 汤春瑞;水下目标声图像多分辨率分析及识别研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
3 任广波;基于半监督学习的遥感影像分类技术研究[D];中国海洋大学;2010年
4 张乐珊;基于元胞自动机和VR-GIS技术的城市空间增长三维动态模拟及应用研究[D];中国海洋大学;2010年
5 陈韶斌;基于知识推理和视觉机理的遥感图像目标识别方法研究[D];华中科技大学;2010年
6 陈雁;可见光遥感图像分割与提取研究[D];中国科学技术大学;2010年
7 陈春雷;多尺度林业遥感数据融合技术的应用研究[D];北京林业大学;2011年
8 郑光辉;江苏部分地区土壤属性高光谱定量估算研究[D];南京大学;2011年
9 赖力;中国土地利用的碳排放效应研究[D];南京大学;2010年
10 丁晓东;农田养分流失风险评价及养分平衡管理研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 李硕;基于Vis/NIR光谱不同粒径下土壤碳氮的预测研究[D];华中农业大学;2010年
2 韩筱婕;基于城市热岛减缓的湖泊湿地景观功能连通性研究[D];华中农业大学;2010年
3 刘阳;武汉城市圈土地利用结构与产业结构关系分析[D];华中农业大学;2010年
4 郑占;基于CA模型的城市用地扩张模拟研究[D];华中农业大学;2010年
5 胡红;矿区植物胁迫作用与遥感信息提取[D];山东科技大学;2010年
6 孟培培;基于3S的土地督察信息系统研究[D];山东科技大学;2010年
7 张京钊;基于LUCC与RS/GIS的济南市生态安全评价[D];山东科技大学;2010年
8 邢著荣;基于辐射传输模型和CHRIS数据反演春小麦LAI[D];山东科技大学;2010年
9 唐红梅;基于辐射与空间信息的遥感图像检索[D];山东科技大学;2010年
10 李新芝;基于多源遥感数据的矿区植被信息监测方法研究[D];山东科技大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 秦其明,陆荣建;分形与神经网络方法在卫星数字图像分类中的应用[J];北京大学学报(自然科学版);2000年06期
2 朴世龙,方精云,郭庆华;1982—1999年我国植被净第一性生产力及其时空变化[J];北京大学学报(自然科学版);2001年04期
3 王锡福,徐建刚,王全;利用高分辨率遥感图像提取建筑物阴影信息初探[J];江西师范大学学报(自然科学版);2004年02期
4 李颖,赵文吉,李小琳;遥感影像的分类与识别技术在土地资源调查中的应用[J];长春科技大学学报;2001年03期
5 姜林;土地利用的生态规划方法[J];城市环境与城市生态;1992年04期
6 宗跃光;城市土地利用生态经济适宜性评价——以天津居住新区为例[J];城市环境与城市生态;1993年03期
7 张炳智,张继贤,张丽;土地利用动态遥感监测中多源遥感影像融合方法比较研究[J];测绘科学;2000年03期
8 张继贤;论土地利用与覆盖变化遥感信息提取技术框架[J];测绘科学;2003年03期
9 贾永红;人工神经网络在多源遥感影像分类中的应用[J];测绘通报;2000年07期
10 刘直芳,张剑清;城区变化检测的一种方法[J];测绘通报;2001年02期
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 范九伦;模糊聚类新算法与聚类有效性问题研究[D];西安电子科技大学;1998年
2 延昊;中国土地覆盖变化与环境影响遥感研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
3 邓湘金;基于模式识别知识的遥感图像变化检测研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
4 谭衢霖;鄱阳湖湿地生态环境遥感变化监测研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2002年
5 黄慧萍;面向对象影像分析中的尺度问题研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
6 计科峰;SAR图像目标特征提取与分类方法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2003年
7 吴艳;多传感器数据融合算法研究[D];西安电子科技大学;2003年
8 冯德俊;基于遥感的土地利用变化监测及其信息自动提取[D];西南交通大学;2004年
9 冯春;基于辐射传输模型的遥感定量化关键关键问题研究[D];中国地质大学(北京);2005年
10 阳爱民;模糊分类模型的研究[D];复旦大学;2005年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵小杰;合成孔径雷达图象变化检测方法研究[D];中国科学院电子学研究所;2001年
2 符冉迪;遥感图像变化检测和分类识别技术的研究[D];解放军信息工程大学;2001年
3 杨丽原;潍河下游地区咸水入侵动态变化及监测系统构建研究[D];山东师范大学;2001年
4 陈志鹏;基于纹理特征的差值变化检测方法研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2002年
5 顾文俊;变化检测方法在城市规划中的应用[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2003年
6 王恒进;基于小波的遥感图像薄云去除的研究与实现[D];西北工业大学;2002年
7 窦爱霞;震害遥感图像变化检测技术研究[D];山东科技大学;2003年
8 樊厚春;遥感图像薄云去除研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
9 宋野;基于目标检测的SAR图像变化检测方法研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2004年
10 姚进;基于数学形态学的图像边缘检测研究[D];山东师范大学;2005年
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中国期刊全文数据库 前10条
1 张雨霁;李海涛;顾海燕;;基于决策树的面向对象变化信息自动提取研究[J];遥感信息;2011年02期
2 李亮;舒宁;李雪;;基于像斑差熵的遥感影像变化检测[J];遥感信息;2011年04期
3 姜涛,马国锐,秦前清;基于遥感影像的变化检测技术[J];计算机应用研究;2005年02期
4 李雪;舒宁;王琰;;利用向量相似性进行基于像斑的土地利用变化检测[J];遥感信息;2009年06期
5 陈雪;马建文;戴芹;;基于贝叶斯网络分类的遥感影像变化检测[J];遥感学报;2005年06期
6 朱朝杰;王仁礼;董广军;;基于小波变换的纹理特征变化检测方法研究[J];仪器仪表学报;2006年S1期
7 钟家强;王润生;;基于线特征的多时相遥感图像变化检测[J];国防科技大学学报;2006年05期
8 程永强;谢克明;;基于图像变化检测的CFA插值算法[J];太原理工大学学报;2008年01期
9 张军;肖刚;敬忠良;;基于边缘增强的遥感图像变化检测技术[J];计算机工程与应用;2008年26期
10 梅洋;陆苗;;基于遥感影像的变化检测研究动态[J];地理信息世界;2009年02期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 罗震;杨存建;李小文;;基于高分辨率遥感影像的农村聚落信息的提取[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
2 付军;;基于高分辨率遥感影像的水深探测方法研究[A];中国地球物理学会第二十七届年会论文集[C];2011年
3 朱晓铃;邬群勇;;基于高分辨率遥感影像的城市道路提取方法研究[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
4 李艳芳;王生;;高分辨率遥感影像在公安行业的应用分析[A];第十七届中国遥感大会摘要集[C];2010年
5 王雪莲;王仁礼;;基于K-L变换的遥感图像变化检测方法研究[A];第十三届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2001年
6 霍春雷;程健;周志鑫;卢汉清;;基于尺度传播的多尺度变化检测新方法[A];第十四届全国图象图形学学术会议论文集[C];2008年
7 秦平;王栋;;基于“边缘特征匹配”的高分辨率遥感影像与矢量地图数据的快速配准[A];第十五届全国遥感技术学术交流会论文摘要集[C];2005年
8 张蔚然;韩萍;;基于去取向理论的极化SAR变化检测[A];第二十五届中国(天津)2011’IT、网络、信息技术、电子、仪器仪表创新学术会议论文集[C];2011年
9 赵书河;王培法;肖鹏峰;冯学智;;高分辨率遥感应用研究[A];中国地理学会2006年学术年会论文摘要集[C];2006年
10 黎小东;杨武年;刘汉湖;彭立;简季;曾涛;胡国超;胡宝荣;;面向对象的高空间分辨率遥感影像城市震害房屋信息提取——以汶川大地震为例[A];《测绘通报》测绘科学前沿技术论坛摘要集[C];2008年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 记者 吴宏林;宁夏首次建立森林资源信息管理系统[N];华兴时报;2010年
2 游雪晴;我国均一化气温数据集建成[N];科技日报;2006年
3 本报记者 李薇;青春在测绘科研事业中闪光[N];中国测绘报;2010年
4 顾波 白晶石;三维地理信息系统投入应用[N];国家电网报;2010年
5 新宇;高新技术助力湖南基础测绘[N];中国测绘报;2009年
6 记者 周信炎;我国首颗民用立体测绘卫星2011年上半年发射[N];中国测绘报;2009年
7 丁一汇;气候变化的科学问题[N];科技日报;2008年
8 记者 杜斌;省级基础地理信息数据库建设研讨会召开[N];中国测绘报;2008年
9 记者 苏玉君 通讯员 郭战峰;明确重点研究方向 推进研究型业务[N];中国气象报;2006年
10 冉瑞奎 刘晓林 戴艳萍;均一化历史气温数据集问世[N];中国气象报;2006年
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1 祝锦霞;高分辨率遥感影像变化检测的关键技术研究[D];浙江大学;2011年
2 王琰;基于像斑统计分析的高分辨率遥感影像土地利用/覆盖变化检测方法研究[D];武汉大学;2012年
3 张汉松;基于对象的海岸带地物变化遥感检测技术的研究[D];浙江大学;2010年
4 康俊锋;云计算环境下高分辨率遥感影像存储与高效管理技术研究[D];浙江大学;2011年
5 吴剑;基于面向对象技术的遥感震害信息提取与评价方法研究[D];武汉大学;2010年
6 罗旺;遥感图像的变化检测与标注方法研究[D];电子科技大学;2012年
7 何原荣;矿区环境高分辨率遥感监测及其信息资源开发利用的方法与应用研究[D];中南大学;2011年
8 陈杰;高分辨率遥感影像面向对象分类方法研究[D];中南大学;2010年
9 邓湘金;基于模式识别知识的遥感图像变化检测研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2003年
10 陶超;高分辨率遥感影像中的城区与建筑物检测方法研究[D];华中科技大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 赵小杰;合成孔径雷达图象变化检测方法研究[D];中国科学院电子学研究所;2001年
2 程晶;基于主题模型的高分辨率遥感影像变化检测[D];上海交通大学;2012年
3 张凤玉;遥感图像变化检测方法研究[D];西安电子科技大学;2010年
4 任大卫;面向建筑用地的遥感影像变化检测方法技术研究[D];中国科学院研究生院(遥感应用研究所);2004年
5 宋野;基于目标检测的SAR图像变化检测方法研究[D];中国科学院研究生院(电子学研究所);2004年
6 古振泉;基于概率统计的遥感图像变化检测方法研究[D];西安电子科技大学;2010年
7 刘芬;基于变化检测技术的脑瘤计算机辅助诊断方法应用研究[D];山东大学;2010年
8 于天超;基于多尺度融合的遥感图像变化检测及其毁伤评估应用[D];电子科技大学;2010年
9 刘永浩;图像变化检测方法研究[D];华中科技大学;2004年
10 张静;遥感影像变化检测算法及应用研究[D];西安电子科技大学;2010年
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