CN112906514A - 一种顾及不同极化的时序sar影像地物类别变化检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种顾及不同极化的时序SAR影像地物类别变化检测方法,包括:对时序SAR影像进行预处理,设置进行相应极化参数;利用Omnibus假设检验对不同极化SAR影像进行时序相似度测度的提取,获得该区域不同时相的相似度测度;构建备选概率统计分布,联合单样本Cramer‑Von Mises检验和Kolmogorov–Smirnov检验估计时序相似度测度统计分布特征,对最小误差阈值选取方法进行优化;利用相似度测度和最优阈值提取时序SAR影像不变区域,获取不同时相地物类别信息和时序地物类别变化信息。本发明能够有效地挖掘地物目标丰富的时空信息,为提升后续类别变化检测的精度提供基础。
Description
技术领域
本发明属于遥感图像处理技术领域,更具体的说是涉及一种顾及不同极化的时序SAR影像地物类别变化检测方法。
背景技术
在遥感影像处理过程中,变化检测是通过多次对目标地物进行观测,达到提取目标变化信息的一种重要技术手段。作为一种先进的主动式遥感传感器,合成孔径雷达(Synthetic Aperture Radar,SAR)不受光照、云雾及恶劣环境的影响,为开展目标地物长时间、大范围、周期性的监测提供了可能。随着国内外星/机载SAR平台的不断发展,为研究区域提供了不同类型海量的数据基础。根据卫星收发方式的不同,SAR数据主要包括单极化,双极化和全极化,如何构建一套适用于不同极化SAR变化检测的方法框架是高效解决相同区域海量数据处理的关键。现有变化检测技术主要包括无监督和监督变化检测,目前无监督变化检测方法主要针对单极化和双极化SAR数据,包括:差/比值法、特征融合、GoogleEarth Engine分析等方法,有着设计简单,能够直接、高效的提取变化和未变化区域的优势,但不能获取地物类别变化信息。监督变化检测方法通过分类技术能够有效地获取地物类别变化信息,但未利用时间信息且易受分类误差累积的影响,影响类别变化检测的精度。
因此,如何提供一种顾及不同极化的时序SAR影像地物类别变化检测方法是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
针对当前时序SAR影像变化检测方法研究中存在的时空信息挖掘不充分、方法适用性不强等问题,本发明充分利用时序不同极化SAR海量数据的优势,提出了一种适用性强的SAR影像类别变化检测方法流程。相较于传统的变化检测方法,本发明结合了无监督和监督变化检测方法的优势,能够更为有效地挖掘地物目标丰富的时空信息,为提升后续类别变化检测的精度提供了基础。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种顾及不同极化的时序SAR影像地物类别变化检测方法,包括如下步骤:
S1:对待处理的时序SAR影像进行预处理,并设置相应极化参数;
S2:利用Omnibus假设检验对不同极化SAR影像进行时序相似度测度的提取,获得该区域不同时相的相似度测度;
S3:构建备选概率统计分布,融合单样本Cramer-Von Mises检验和Kolmogorov–Smirnov检验估计时序相似度测度统计分布特征,并利用提取的相似度测度概率统计分布模型对最小误差阈值选取方法进行优化;获得对应时序不同极化SAR相似度测度的最优阈值;
S4:利用相似度测度和最优阈值提取时序SAR影像不变区域,获取不同时相地物类别信息和时序地物类别变化信息。
优选的,步骤S1中,对待处理的时序SAR影像进行预处理,包括:辐射校正,几何校正,配准和滤波。
优选的,步骤S1中,极化参数包括单极化SAR影像p=1,双极化SAR影像p=2,全极化SAR影像p=3。
其中,p表示参与计算的第i个时相SAR影像Ii的类型;n、m分别表示参与计算时序SAR影像的个数和视数;k表示参与处理影像的起始位置,默认k=1。
优选的,结合SAR影像数据特征,选择多个概率统计分布构建备选概率统计分布,联合单样本Cramer-Von Mises检验和Kolmogorov–Smirnov检验对时序相似度测度统计分布特征进行拟合,具体方法:
1)首先选择高斯分布、广义高斯分布、负指数分布、Gamma分布、Weibull分布等概率统计分布作为拟合相似度测度的备选概率统计分布;
其中C代表拟合积分结果,C越小表示拟合的越准确,C越大则表示假设不成立;
其中KS代表概率拟合结果绝对值的最小上界,KS越小表示拟合的越准确,KS越大则表示假设不成立;
综合利用单样本Cramer-Von Mises检验和Kolmogorov–Smirnov检验联合的方式估计从备选概率分布函数中选择最优的概率密度函数描述时序相似度测度的统计特性。
优选的,步骤S3中,对最小误差阈值选取方法进行优化,获得优化后的判别函数为:
优选的,通过计算判别函数J的最小值,来获得对应时序不同极化SAR相似度测度的最优阈值T*:
优选的,步骤S4中,利用相似度测度和最优阈值提取时序SAR影像不变区域,将该时间特征、不同极化SAR影像强度信息和相位信息作为先验知识输入随机森林分类器中,获取不同时相地物类别信息和时序地物类别变化信息。
本发明的有益效果在于:
本发明从根本上克服了海量SAR数据类型不统一带来的处理困难,同时顾及了时序SAR影像的时间信息,提出了利用针对不同极化全适用的目标相似度检测方法,能够更好的获取不同极化、不同时相、相同区域地物的相似程度。进一步,结合集成学习技术的优势,解决了累积分类误差导致检测精度的下降,高效且精准的提取地物类型的变化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明的方法流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
请参阅附图1,本发明提供了一种顾及不同极化的时序SAR影像地物类别变化检测方法,包括如下步骤:
1)对待处理的时序SAR影像进行预处理,并设置相应极化参数,包括:辐射校正,几何校正,配准和滤波;相应参数:单极化SAR影像p=1,双极化SAR影像p=2,全极化SAR影像p=3;
其中,p表示参与计算的第i个时相SAR影像Ii的类型(单、双、全极化);n、m分别表示参与计算时序SAR影像的个数和视数。
3)构建备选概率统计分布,融合单样本Cramer-Von Mises检验和Kolmogorov–Smirnov检验估计时序相似度测度统计分布特征,并利用提取的相似度测度概率统计分布模型对最小误差阈值选取方法进行优化;获得对应时序不同极化SAR相似度测度的最优阈值。其中,优化后的判别函数为:
结合SAR影像数据特征,选择多个概率统计分布构建备选概率统计分布,联合单样本Cramer-Von Mises检验和Kolmogorov–Smirnov检验对时序相似度测度统计分布特征进行拟合,具体方法:
1)首先选择高斯分布、广义高斯分布、负指数分布、Gamma分布、Weibull分布等概率统计分布作为拟合相似度测度的备选概率统计分布;
其中C代表拟合积分结果,C越小表示拟合的越准确,C越大则表示假设不成立;
其中KS代表概率拟合结果绝对值的最小上界,KS越小表示拟合的越准确,KS越大则表示假设不成立;
综合利用单样本Cramer-Von Mises检验和Kolmogorov–Smirnov检验联合的方式估计从备选概率分布函数中选择最优的概率密度函数描述时序相似度测度的统计特性。
4)计算判别函数J的最小值,并获得对应时序不同极化SAR相似度测度的最优阈值T*:
5)利用相似度测度和最优阈值提取时序SAR影像不变区域,将该时间特征以及时序SAR影像预处理后获得的不同极化SAR影像强度信息和相位信息作为先验知识输入随机森林分类器中,获取不同时相地物类别信息和时序地物类别变化信息。
针对当前时序SAR影像变化检测方法研究中存在的时空信息挖掘不充分、方法适用性不强等问题,本发明充分利用时序不同极化SAR海量数据的优势,提出了一种适用性强的顾及不同极化的时序SAR影像地物类别变化检测方法。相较于传统的变化检测方法,本发明结合了无监督和监督变化检测方法的优势,能够更为有效地挖掘地物目标丰富的时空信息,为提升后续类别变化检测的精度提供了基础。同时,该方法不仅适合单、双极化SAR数据,且适合全极化SAR数据,为海量数据变化检测的处理提供有效支撑。
本发明从根本上克服了海量SAR数据类型不统一带来的处理困难,同时顾及了时序SAR影像的时间信息,提出了利用针对不同极化全适用的目标相似度检测方法,能够更好的获取不同极化、不同时相、相同区域地物的相似程度。进一步,结合集成学习技术的优势,解决了累积分类误差导致检测精度的下降,高效且精准的提取地物类型的变化。
本发明联合无监督和监督的变化检测方法,能够有效获取地物类别变化信息;构建备选概率统计分布,融合单样本Cramer-Von Mises检验和Kolmogorov–Smirnov检验精准反映相似度测度统计分布特性;采用顾及时间信息、不同极化强度信息与相干信息的随机森林分类方法,精准提取地物类别变化检测。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (8)
1.一种顾及不同极化的时序SAR影像地物类别变化检测方法,其特征在于,包括如下步骤:
S1:对待处理的时序SAR影像进行预处理,并设置相应极化参数;
S2:利用Omnibus假设检验对不同极化SAR影像进行时序相似度测度的提取,获得该区域不同时相的相似度测度;
S3:构建备选概率统计分布,联合单样本Cramer-Von Mises检验和Kolmogorov–Smirnov检验估计时序相似度测度统计分布特征,并利用提取的相似度测度概率统计分布模型对最小误差阈值选取方法进行优化;获得对应时序不同极化SAR相似度测度的最优阈值;
S4:利用相似度测度和最优阈值提取时序SAR影像不变区域,结合随机森林分类器获取不同时相地物类别信息和时序地物类别变化信息。
2.根据权利要求1所述的一种顾及不同极化的时序SAR影像地物类别变化检测方法,其特征在于,步骤S1中,对待处理的时序SAR影像进行预处理,包括:辐射校正,几何校正,配准和滤波。
3.根据权利要求1所述的一种顾及不同极化的时序SAR影像地物类别变化检测方法,其特征在于,步骤S1中,极化参数包括参数单极化SAR影像p=1,双极化SAR影像p=2,全极化SAR影像p=3。
5.根据权利要求1所述的一种顾及不同极化的时序SAR影像地物类别变化检测方法,其特征在于,构建备选概率统计分布,融合单样本Cramer-Von Mises检验和Kolmogorov–Smirnov检验估计时序相似度测度统计分布特征的方法:
优选的,结合SAR影像数据特征,选择多个概率统计分布构建备选概率统计分布,联合单样本Cramer-Von Mises检验和Kolmogorov–Smirnov检验对时序相似度测度统计分布特征进行拟合,具体方法:
1)首先选择高斯分布、广义高斯分布、负指数分布、Gamma分布、Weibull分布等概率统计分布作为拟合相似度测度的备选概率统计分布;
其中C代表拟合积分结果,C越小表示拟合的越准确,C越大则表示假设不成立;
其中KS代表概率拟合结果绝对值的最小上界,KS越小表示拟合的越准确,KS越大则表示假设不成立;
综合利用单样本Cramer-Von Mises检验和Kolmogorov–Smirnov检验联合的方式从备选概率分布函数中选择最优的概率密度函数描述时序相似度测度的统计特性。
8.根据权利要求7所述的一种顾及不同极化的时序SAR影像地物类别变化检测方法,其特征在于,步骤S4中,利用相似度测度和最优阈值提取时序SAR影像不变区域,将该时间特征、不同极化SAR影像强度信息和相位信息作为先验知识输入随机森林分类器中,获取不同时相地物类别信息和时序地物类别变化信息。
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113610781A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-05 | 中山大学 | 一种时序sar图形的变化检测方法及装置 |
CN116503651A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-07-28 | 北京东方至远科技股份有限公司 | 一种极化sar农作物分类识别系统和方法 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105118065A (zh) * | 2015-09-14 | 2015-12-02 | 中国民航大学 | 小波域极化距离变换的极化sar图像变化检测方法 |
CN107292920A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-10-24 | 武汉大学 | 一种联合分类的多时相全极化sar影像变化检测方法 |
CN108257154A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-07-06 | 西安电子科技大学 | 基于区域信息和cnn的极化sar图像变化检测方法 |
CN111429496A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-07-17 | 武汉大学 | 一种顾及统计特性的时序PolSAR影像无监督变化检测方法 |
-
2021
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN105118065A (zh) * | 2015-09-14 | 2015-12-02 | 中国民航大学 | 小波域极化距离变换的极化sar图像变化检测方法 |
CN107292920A (zh) * | 2017-06-15 | 2017-10-24 | 武汉大学 | 一种联合分类的多时相全极化sar影像变化检测方法 |
CN108257154A (zh) * | 2018-01-12 | 2018-07-06 | 西安电子科技大学 | 基于区域信息和cnn的极化sar图像变化检测方法 |
CN111429496A (zh) * | 2020-03-05 | 2020-07-17 | 武汉大学 | 一种顾及统计特性的时序PolSAR影像无监督变化检测方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
谢红卫等: "多阶段小样本数据条件下装备试验评估", 《多阶段小样本数据条件下装备试验评估》 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN113610781A (zh) * | 2021-07-21 | 2021-11-05 | 中山大学 | 一种时序sar图形的变化检测方法及装置 |
CN113610781B (zh) * | 2021-07-21 | 2023-09-15 | 中山大学 | 一种时序sar图形的变化检测方法及装置 |
CN116503651A (zh) * | 2023-04-25 | 2023-07-28 | 北京东方至远科技股份有限公司 | 一种极化sar农作物分类识别系统和方法 |
CN116503651B (zh) * | 2023-04-25 | 2023-11-14 | 北京东方至远科技股份有限公司 | 一种极化sar农作物分类识别系统和方法 |
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