高分辨率卫星遥感影像变化检测技术的研究

　　对高分辨率遥感卫星影像利用变化检测技术更新现有的影像数据库或地图数据库是一项具有重要意义的工作。本文对现有的变化检测技术进行了分类总结，然后提出对高分辨率遥感卫星影像进行变化检测的四个步骤：预处理、分类、特征提取与变化检测，并详细介绍了各个步骤所需的关键技术，最后以两幅不同时间获取的 SPOT5影像(2.5米分辨率)为例，利用数学形态学算法进行了变化检测的实验，得到了很好的结果。

　　1.引 言

　　高分辨率遥感卫星影像具有更新周期短、机动性强、抗干扰能力强等特点，已逐步取代传统的航空遥感影像成为我们主要的对地观测信息

　　源。利用变化检测技术从影像上提取目标区域的变化信息，快速更新地图数据库，是高分辨率遥感卫星影像的一项重要应用。利用变化检测技术可以大大提高高分辨率卫星遥感影像数据处理的效率，加快其转化为经济效益的步伐。目前国内外关于变化检测的研究还主要集中在大比例尺的航空影像[1-6]或小比例尺的航天影像[7-8]上。本文在对目前广泛采用的一些变化检测方法进行分类总结的基础上，对高分辨率遥感卫星影像变化检测的实施方法、关键技术进行了详细的设计，并对SPOT5卫星影像进行了实验，取得了有效的结果。

　　2.变化检测技术

　　变化检测是指给定同一地区的多个时相的单波段或多波段遥感图像，采用图像处理的方法，检测出该地区的地物有无变化，并对变化做出定性或定量的分析。按照在变化检测之前是否先进行影像配准可以把变化检测分为影像配准后的变化检测和影像配准时的变化检测。[7]

　　2.1影像配准后的变化检测

　　这类方法由于在进行变化检测前就完成了空间配准的工作，因此其研究的重点就放在了变化检测的技术和算法上。在实际应用中，针对不同的数据采用的算法和策略也不同，因此按照不同的应用和数据源，可以将这种变化检测方法划分为以下四类。

　　1、新影像和旧影像间的变化检测

　　这种方法是将两幅经过正射纠正或相对配准的影像进行直接的或间接的差值运算，然后对差值图像进行分析以确定目标的变化区域。这种变化检测是对影像逐个像素进行的，因此属于像素层变化检测(PLCD, Pixel-Level Change Detection)。这里直接的差值运算指的是对应像素值之间的差值，间接的差值运算指的是两影像经过分类后，分类结果之间的差值。

　　这种方法原理和计算都比较简单，检测结果直观易懂，是广泛采用的一种方法。但是其存在一些问题：①该方法的一个前提条件是假设影像间的变化可以完全表现为其辐射值的不同，这对于不同时间的遥感影像来说是根本无法满足的。②直接和间接的差值运算均涉及到一个问题就是变化检测阈值的选取。③很难确定变化的区域属于什么类型，即确定区域变化的性质。