基于特征向量的遥感影像自动分类研究

为了实现高分辨率遥感影像自动分类及进一步提高非监督分类的精度和效率,提出了一种训练样本自动选取的面向对象自动分类方法。首先利用均值漂移算法对遥感影像进行分割,获取同质性分割单元;然后对分割对象进行多特征（光谱特征、纹理特征和形状特征）提取,基于特征向量的几何距离进行训练样本自动选择,进而利用支持向量机分类器得到分类结果。实验研究表明,提出的面向对象自动分类算法不但可以利用影像对象丰富的特征信息,而且较好地避免了“椒盐现象”,使自动分类的精度和效率得到较大提升。     

面向对象分类方法在铁尾矿堆快速提取中的应用研究

以黄石市大冶铁矿区为例,利用面向对象分类方法进行铁尾矿堆信息快速提取试验研究。首先,根据WorldView-2影像特点,充分利用其丰富的光谱特征及精确的空间形状特征进行图像分割,突出影像对象边缘、重现地物实际存在情况;其次,分析影像对象的光谱、形状、纹理、拓扑关系等特征信息,建立分类规则进行分类,提取出尾矿堆信息。为了进一步提高分类精度,可以利用eCognition软件RS/GIS数据集成功能,在面向对象分类结果上进行目视解译。试验证明,面向对象分类方法适用于提取矿区尾矿堆信息,是高分辨率遥感影像自动分类的理想选择。     

基于窗口傅立叶变换功率谱分析的盐田地区高分辨率遥感影像分割分类方法探讨

图像分割是面向对象图像分析的基础。目前常规的图像分割算法普遍基于光谱同质性假设,但是这种假设对于提取干旱地区盐田这种具有析出结晶盐与卤水两种高反差地物共存的空间对象而言显得不足为用。针对面向对象图像分析中只采用光谱和形状异质进行图像分割的不足,以吉兰泰盐田及周边地区2008年11月SPOT 5影像为例,首先采用窗口傅立叶变换功率谱方法提取影像纹理特征,然后进行基于纹理、光谱的多尺度分割,进而对分割后图像进行多层次分类来提取盐田信息。实验结果表明,该方法对盐田地区的信息提取有较好的效果。     

基于决策树C4.5算法的面向对象分类方法研究

提出了基于决策树C4.5算法的面向对象分类方法.首先利用多尺度分割方法对遥感影像进行分割;然后提取对象的特征信息,包括光谱特征、纹理特征、形状特征、图层特征等,对提取的众多的对象特征,利用决策树C4.5算法对其进行知识挖掘,自动建立分类规则;最后利用建立的分类规则,将C4.5算法作为一种分类器对分割后的遥感影像进行分类,并以南充市城市土地利用为例进行了分类实验.实验验证了该方法的可行性.实验结果表明利用决策树C4.5算法建立的分类规则准确率高,利用该分类规则进行的面向对象分类效果较好.     

联合快舟一号影像纹理信息的城市土地覆盖分类

仅依靠光谱信息无法满足高分辨率遥感分类的应用需求,辅之以纹理特征信息进行分类,可提高影像分类精度。利用KZ\|1卫星影像和Landsat\|8卫星影像数据,基于面向对象的影像分割法和灰度共生矩阵纹理分析法对新疆石河子市局部城区进行了地表覆盖分类实验,将不同空间分辨率的全色影像纹理信息、光谱信息构成多种影像特征组合进行分类比较研究,以选择最佳的分类特征集。结果表明:KZ-1影像能为城市区域的土地覆盖分类提供丰富的纹理信息,面向对象的影像分割可较好地利用高分辨率数据的几何结构信息实现优化的影像分割,从而提高多光谱影像的分类精度,总体分类精度为90.06%,Kappa系数为87.93%,比单纯利用光谱信息分类的总体精度提高了8.02%,Kappa系数提高了9.65%,表明KZ\|1数据可为光谱分类提供丰富的纹理信息,从而提高城市区域的土地覆盖分类精度。     

基于最优尺度的遥感影像土地覆盖分类仿真

土地覆盖遥感影像是国家的战略性、基础性资源,真实、准确和实时的土地覆盖类型信息对科学保护和合理利用土地资源至关重要。随着大数据时代遥感影像数量快速增长,已有算法的准确性和稳定性无法满足土地覆盖情况分类需求。为进一步提升土地覆盖分类准确率,提出一种基于最优尺度分割与特征融合的方法。首先针对预处理后的遥感影像,利用局部方差计算出分割的最优尺度,并以尺度为基准优化过分割、欠分割影像;然后以分割后的影像为基准,采用局部二值模式算子(LBP)及神经网络提取土地影像的纹理特征和光谱初级特征;最后将影像的两种特征有机融合,并利用支持向量机分类器(SVM),构建了土地遥感影像分类模型(OSF-SVM模型)。分割仿真结果表明,与已有方法相比,文中的尺度分割技术在RR、RI及ARI指标上具有所提高,平局提升了10.83%;分类仿真结果表明,较传统SVM模型相比,OSF-SVM模型在R、P以及F₁指标上分别平均提高了4.1%、3.9%和4%。因此,通过最优尺度分割和特征融合构建的OSF-SVM遥感影像土地覆盖分类模型,提高了影像分割及分类的精确度与稳定性。     

面向对象高分辨遥感影像分类研究

高空间分辨率遥感影像采用传统基于像元分类方法精度较低,本文通过分析高分辨遥感影像特征,采用面向对象的最近邻监督分类方法对QuickBird影像进行分类研究,首先对影像进行对象分割,然后将分割对象信息、形状特征与及上下文联系等特征构成特征空间进行最近邻监督分类,并与传统的基于像元最近邻分类方法分类进行比较分析,结果表明,本方法能够较好的识别高分辨率地物类型,总精度为92.19%,Kappa系数为0.8835,较好地改善分类效果,适合高分辨遥感影像分类。     

高分辨率遥感卫星影像的河流提取方法研究

为了克服单纯采用光谱信息提取河流的缺陷,利用高分辨率遥感影像突出的高分辨率的特性提出一种综合影像中光谱、纹理、几何特性等多特征联合提取河流的方法。该方法分别对河流水体的光谱特征、纹理特征及河流几何形状进行描述,选取特征参数,构造综合特征矩阵,利用均值聚类分割最终得到河流目标。通过对真实高分辨率遥感影像Worldview1影像进行的实验验证了该方法的高精准性及快速性。     

基于面向对象信息提取技术的城市用地分类

针对高分辨率遥感影像的城市用地分类,引入了面向对象的信息提取技术,并将其与传统基于像素光谱信息的分类方法进行了比较。在此基础上详述了面向对象信息提取的关键技术---多尺度影像分割和基于分割的分类技术。以城市作为研究区,实现城市用地的自动分类。图像处理过程包括几何校正、HIS融合、图像分割和图像分类。最终分类结果表明:视觉上,面向对象信息提取技术克服了传统方法无法克服的“椒盐”噪声的影响;精度上,面向对象信息提取技术的总体精度高达84.82%,比最大似然法的总体精度提高了10.95%,并且各类地物信息的提取精度均有所提高,其中草地、道路、建筑物阴影的精度较高。     

基于GEE云平台和Sentinel-2数据的普洱市森林覆盖制图

快速准确获取森林的空间分布对评估森林资源和生态环境状况具有重要的意义。以云南省普洱市为研究区,基于Google Earth Engine(GEE)平台和Sentinel-2影像数据,结合实地调查数据、机载遥感数据及地形辅助数据,提取影像的光谱特征、纹理特征以及地形特征,通过特征筛选,得到适合森林分类的最优特征数据集。结合简单线性非迭代聚类（SimpleNon-Iterative Clustering,SNIC）超像素分割算法,探究不同分类方法、特征变量等因素对分类精度的影响。结果表明：面向对象分类方法的分类精度要优于基于像元分类方法,分类总体精度为88.21%,Kappa系数为0.87,可以较为准确地对普洱市进行森林覆盖制图。面向对象方法可以有效减轻“椒盐现象”,特征优选避免了冗余信息对分类结果的影响,有效提高了分类效率。GEE平台与面向对象方法结合可以提供大区域、高精度的森林覆盖遥感快速制图。     

基于U-Net的高分辨率遥感图像土地利用信息提取

随着现代遥感技术的迅速发展,遥感图像的质量和数量得到了显著的提升,新技术带来的高分辨率遥感图像所蕴含的信息也更加丰富,如何利用人工智能手段辅助挖掘这些丰富的信息也成为了遥感图像分析与理解的重要内容。与此同时,以深度卷积神经网络为代表的人工智能技术在图像处理领域大放异彩。得益于类人眼的分层卷积池化模型,深度卷积神经网络可以在图像分割和分类等任务上取得优异的结果。因此采用U-Net为代表的深度卷积神经网络对2 m的高分辨率遥感影像进行了特征提取、分割和分类,不同于传统基于手工设定图像特征的方法,U-Net可以自动对海量高分辨率的遥感图像进行特征提取,从而充分挖掘高分辨率遥感影像中复杂的非线性特征、光谱特征和纹理特征。实验结果表明：利用训练好的U-Net模型对新昌县土地利用分类计算时间为55.7 s,分类准确率可达90.95%,Kappa系数为0.86。U-Net模型可以快速、精确地提取高分辨率遥感影像中的地表覆盖特征,得到高精度的土地利用分类结果,说明将该模型应用于遥感影像土地利用分类提取有着广阔前景。     

纹理与几何特征在道路提取中的应用

提出一种利用纹理与几何特征的高分辨率遥感影像道路提取方法。首先分析高分辨率遥感影像的纹理特征,提出基于纹理特征的聚类方法,将影像大致分为道路区域和非道路区域,然后选取适当的几何特征指数,剔除道路区域中含有的非道路像素,得到初步道路信息。最后通过数学形态学处理,去除初步道路信息中由于车道线、树木影响而产生的孔洞,最后得到完整的道路信息。实验结果表明,与传统方法相比,该方法能够有效地从高分辨率遥感影像中提取道路。     

残差密集空间金字塔网络的城市遥感图像分割

目的 遥感图像语义分割是根据土地覆盖类型对图像中每个像素进行分类,是遥感图像处理领域的一个重要研究方向。由于遥感图像包含的地物尺度差别大、地物边界复杂等原因,准确提取遥感图像特征具有一定难度,使得精确分割遥感图像比较困难。卷积神经网络因其自主分层提取图像特征的特点逐步成为图像处理领域的主流算法,本文将基于残差密集空间金字塔的卷积神经网络应用于城市地区遥感图像分割,以提升高分辨率城市地区遥感影像语义分割的精度。方法 模型将带孔卷积引入残差网络,代替网络中的下采样操作,在扩大特征图感受野的同时能够保持特征图尺寸不变;模型基于密集连接机制级联空间金字塔结构各分支,每个分支的输出都有更加密集的感受野信息;模型利用跳线连接跨层融合网络特征,结合网络中的高层语义特征和低层纹理特征恢复空间信息。结果 基于ISPRS （International Society for Photogrammetry and Remote Sensing） Vaihingen地区遥感数据集展开充分的实验研究,实验结果表明,本文模型在6种不同的地物分类上的平均交并比和平均F₁值分别达到69.88%和81.39%,性能在数学指标和视觉效果上均优于SegNet、pix2pix、Res-shuffling-Net以及SDFCN （symmetrical dense-shortcut fully convolutional network）算法。结论 将密集连接改进空间金字塔池化网络应用于高分辨率遥感图像语义分割,该模型利用了遥感图像不同尺度下的特征、高层语义信息和低层纹理信息,有效提升了城市地区遥感图像分割精度。     

基于面向对象的青海湖环湖区居民地信息自动化提取

居民地的空间格局和密度直接反映着区域人类活动的强弱程度,影响着区域人地系统演变和生态环境可持续发展。基于高分辨率卫星遥感影像数据,提出了一种面向对象的青海湖环湖区居民地信息自动化提取方法。首先,利用尺度集理论对高分辨率卫星遥感影像进行多尺度分割,获取不同尺度的分割对象;其次,通过机器学习算法集对分割对象的自定义特征、光谱特征、几何特征和纹理特征进行训练,选取最优自动分类算法;最后,利用最优自动分类算法提取青海湖环湖区城镇居民地和农村居民地信息。采用平均召回率、平均准确率和平均F值评价指标对分类结果进行精度评价,其中,城镇居民地各评价指标均在93%以上,农村居民地各评价指标均在86%以上。结果表明:该方法提取城镇居民地和农村居民地总体精度较高,在大面积人类活动精细化监测中具有较好的科学意义和应用价值。     

作者简介: 孙小芳(1973- ) , 女, 博士生, 现主要从事遥感图像处理及应用方面的研究。 Extraction of Green Space in Urban High Resolution Remote Sensing Image

探讨应用高分辨率遥感影像提取城市地区绿地信息。利用自相关函数计算30 个绿地样区, 结果表明在影像位移2 像元时, 自相关系数还能达到0. 95, 从而确定纹理窗口大小为53 5。纹理值计算是在全色影像灰度共生矩阵的基础上, 方向取45°、135°、225°、315°4 个方向的平均值, 计算5 个纹理参数:Mean、variance、homogeneity、contrast、secondmomen t。对全色影像和5 个纹理影像进行多分辨率分割, 对分割所形成的目标根据绿地5 个纹理特征设定阈值, 提取出绿地信息, 通过精度评定正确率达92. 8%。结果表明所采取的方法在高分辨率遥感影像的城市绿地信息的提取上具有很好的应用性。     

面向对象多特征融合的水域岸线目标变化检测

为认真落实河长制"清四乱"等专项行动,量化水域岸线监管测评工作,以岸线码头为目标,研究一种基于面向对象思想多特征融合的水域岸线目标变化检测方法。针对多时相高分辨率遥感影像,利用面向对象多尺度分割原理将具有空间连续性的同类区域划分为目标对象,提取目标对象的光谱、纹理及几何结构组成特征矩阵,并利用高斯径向基核函数支持向量机(RBF-SVM)进行分类;计算变化矢量差值,并与人工判读数据对比分析得到目标变化检测结果。实验结果表明,该研究应用于水域岸线上目标的变化检测中效果明显,RBFSVM分类误差影响最终目标变化检测的正确率,可为实现河湖水域岸线长效管护提供技术支撑。     

基于决策树SVM分类器的感兴趣区域定位方法

感兴趣区域定位是提取目标特征,进行目标识别与跟踪等后续处理的重要基础.由于大尺寸遥感图像的光谱特性和目标形状均很复杂,通常采用的基于光谱特征的分割方法和基于边缘的区域生长技术不合适,从模式分类角度考虑遥感图像中感兴趣区域快速定位问题,提出一种基于决策二叉树支持向量机的纹理分类方法,将分类器分布在各个结点上,构成了多类支持向量机,减少了分类器数量和重复训练样本的数量.在SPOT图像上的实验结果表明,该方法实现感兴趣区域的快速定位有较高的分类正确率.