合成孔径雷达图象变化检测方法研究
【摘要】：
图象变化检测技术旨在检测相隔一段时间的图象之间发生的变化。变化检
测技术在环境监测、土地利用、农作物生长状况监测、森林采伐监测、灾情估
计等方面有着非常广泛的应用。合成孔径雷达具有全天候、全天时的特点，可
方便地获得同一地区不同时间的图象，变化检测是它的一个重要应用领域。随
着现代化的高速发展，城市发展快速。能够有效检测城市土地利用和城区扩张
情况是非常重要的。本文研究了利用合成孔径雷达图象进行城区变化检测。
本文对当前常用的变化检测技术进行了讨论。为了获得变化的类型转化信
息，主要研究了分类结果比较法。图象分类中的一个重要工作是选择适当的图
象特征，本文通过详细的实地考察，得到了大量的真实样本数据。使用这些样
本数据，针对城区变化检测这个特定应用，对26个主要纹理特征进行了系统
筛选，通过各种特征组合测试提出了一组可获得良好分类结果的特征。在分类
结果比较法的研究过程中，针对城区变化检测的特定问题，改进了经典k近邻
法，获得了较好的变化检测结果。
对本文开展的各项研究工作，均使用北京地区1998年2000年Radarsat图
象及实地考察数据进行了验证，所提供的实验结果显示了合成孔径雷达图象在
城区变化检测方面有良好的应用前景。
【关键词】：变化检测 特征选择 合成孔径雷达 【学位授予单位】：中国科学院电子学研究所
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2001
【分类号】：TN957.52
【目录】：
- 第一章 引言8-18
- 1．1 变化检测方法的发展9-13
- 1．1．1 分类结果比较法10
- 1．1．2 直接多时相图象分类法10
- 1．1．3 图象差值法10-11
- 1．1．4 图象回归法11
- 1．1．5 图象比值法11
- 1．1．6 植被索引差值法11-12
- 1．1．7 主分量变换法12
- 1．1．8 变化向量分析法12-13
- 1．1．9 统计测试法13
- 1．1．10 其他方法13
- 1．2 变化检测存在的问题13-15
- 1．2．1 图象配准和图象校正13-14
- 1．2．2 门限值的选择14
- 1．2．3 辐射校正14
- 1．2．4 精度评估14
- 1．2．5 随机因素的联合影响14-15
- 1．3 变化检测技术的评估和比较15-16
- 1．4 本文研究的内容16-18
- 第二章 合成孔径雷达图象特点和解译18-26
- 2．1 侧视雷达原理18-20
- 2．1．1 距离向分辨率18-19
- 2．1．2 方位向分辨率19-20
- 2．2 合成孔径雷达图象特点20-21
- 2．3 影响雷达回波的因素21-25
- 2．3．1 波长21-22
- 2．3．2 表面粗糙度22-23
- 2．3．3 入射角23-24
- 2．3．4 目标形状24
- 2．3．5 复介电常数24-25
- 2．4 雷达图象解译25-26
- 第三章 特征选择26-49
- 3．1 特征提取与选择26-27
- 3．2 纹理特征27-35
- 3．2．1 灰度行程方法27-28
- 3．2．2 灰度共生矩阵方法28-35
- 3．2．3 局部统计计算的纹理特征35
- 3．3 特征选择算法35-39
- 3．3．1 最优搜索算法36
- 3．3．2 次优搜索算法36-39
- 3．4 SAR图象城区环境特点39-40
- 3．5 实验样本与分析40-42
- 3．5．1 水40
- 3．5．2 农田40
- 3．5．3 平房40-41
- 3．5．4 矮楼41
- 3．5．5 高楼41-42
- 3．6 实验结果与分析42-49
- 3．6．1 各特征单独分类42-43
- 3．6．2 特征选择43-45
- 3．6．3 最佳特征数45-46
- 3．6．4 最佳特征46
- 3．6．5 原则46
- 3．6．6 结果分析46-49
- 第四章 SAR图象分类方法49-57
- 4．1 贝叶斯决策49-50
- 4．2 线性判别函数50
- 4．3 近邻法50-51
- 4．4 聚类方法51-52
- 4．4．1 K-均值法51-52
- 4．4．2 ISODATA法52
- 4．5 城区环境分析和实验样本52-53
- 4．5．1 城区环境分析52
- 4．5．2 实验样本获取52-53
- 4．5．3 分类要求53
- 4．6 实验结果及分析53-55
- 4．6．1 两种分类方法的分类结果53
- 4．6．2 改进的K近邻法53-54
- 4．6．3 两种K近邻法的分类结果比较54
- 4．6．4 分类精度估计54-55
- 4．7 结论55-57
- 第五章 变化检测57-73
- 5．1 图象配准技术57-61
- 5．1．1 多项式方法58-59
- 5．1．2 插值方法59-61
- 5．2 现场实地考察与实验数据准备61-62
- 5．3 采用的变化检测方法62-63
- 5．3．1 图象差值法62
- 5．3．2 图象回归法62-63
- 5．3．3 图象比值法63
- 5．3．4 分类结果比较法63
- 5．4 实验结果与分析63-73
- 5．4．1 图象差值法检测结果64-65
- 5．4．2 图象比值法检测结果65
- 5．4．3 分类结果比较法检测结果65-66
- 5．4．4 几种变化检测方法的比较66-73
- 第六章 结束语73-74
- 参考文献74-77
- 发表的论文77-78
- 致谢78
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