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基于核变换的遥感影像变化检测

基于核变换的遥感影像变化检测

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作者：夏思璐中国矿业大学

学位级别：硕士

遥感对地观测技术凭借其覆盖面广、多时相、周期短、信息丰富等优点,为土地利用现状分析、土地资源管理、灾害预防和应急响应以及城市化进程等各项工程提供更加便捷、有效的服务。针对研究区域变化检测标记样本难以获取、变化信息存在... 详细信息

遥感对地观测技术凭借其覆盖面广、多时相、周期短、信息丰富等优点,为土地利用现状分析、土地资源管理、灾害预防和应急响应以及城市化进程等各项工程提供更加便捷、有效的服务。针对研究区域变化检测标记样本难以获取、变化信息存在非线性分布等情况,本文引入核思想,从基于像元的遥感影像变化范围和变化类型检测两个目的出发,设计了基于核变换的变化检测方法,主要研究内容如下:(1)在总结核变换的基础理论、核函数的基本属性以及多核构造的必要条件基础上,比较了几类经典的遥感影像变化检测方法,并实现了经典的变化矢量分析法(Change Vector Analysis,cva),分析其与极化cva、压缩极化cva(Compressed cva,C2VA)间的优劣势,并运用大津阈值法(OTSU)确认变化范围、传统编码法获取变化类型,并以此作为后续实验对比。(2)为了确定变化范围,利用自适应的融合策略融合两时相间经典cva结果和光谱角、光谱相关性匹配结果,即融合多相似性测度作为最终的变化强度图。采取多目标优化的核K-均值聚类算法代替阈值化过程,在未知数据具体分布形式前提下,增加数据的可分性,在一定程度上提高自动化水平。(3)为了确定变化类型,利用压缩极化cva获取在极坐标系下能够可视化分析的变化方向信息后,在置信度高的小邻域范围内随机选择训练样本,并运用不同的核函数以不同方式混合的支持向量机(Support Vector Machine,SVM)来确认变化类型。该设计方案与单核SVM相比,节省了人工选择核函数的过程;与传统编码法相比,在精度上有一定提升。(4)在Matlab 2013a平台上设计了一个基于核变换遥感影像变化检测的简易系统,重点开发了三个模块:变化强度融合、变化范围检测和变化类型检测模块。该系统提供便于操作的交互界面,可根据用户选择的具体方法,实现对两时相影像的变化检测。同时,利用两组模拟数据和两组真实影像验证其可行性和有效性,实现了对于不同的数据分布、不同的变化类型影像的变化检测。实验结果表明,相比于传统的变化检测方法,设计的基于核变换的方案表现出较优的检测性能。

关键词：遥感影像变化检测核变换核K-均值聚类压缩极化cva 混合多核SVM

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