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全球定位系统

循环卷积投影与最大期望算法的遥感影像变化检测

张泽龙 李佳田 杨汝春 杨超 陆大进

张泽龙, 李佳田, 杨汝春, 杨超, 陆大进. 循环卷积投影与最大期望算法的遥感影像变化检测[J]. 全球定位系统. doi: 10.12265/j.gnss.2022010
引用本文: 张泽龙, 李佳田, 杨汝春, 杨超, 陆大进. 循环卷积投影与最大期望算法的遥感影像变化检测[J]. 全球定位系统. doi: 10.12265/j.gnss.2022010
ZHANG Zelong, LI Jiatian, YANG Ruchun, YANG Chao, LU Dajin. Remote sensing image change detection based on cyclic convolution projection and EM algorithm[J]. GNSS World of China. doi: 10.12265/j.gnss.2022010
Citation: ZHANG Zelong, LI Jiatian, YANG Ruchun, YANG Chao, LU Dajin. Remote sensing image change detection based on cyclic convolution projection and EM algorithm[J]. GNSS World of China. doi: 10.12265/j.gnss.2022010

循环卷积投影与最大期望算法的遥感影像变化检测

doi: 10.12265/j.gnss.2022010
基金项目: 国家自然科学基金项目(41561082)
详细信息
    作者简介:

    张泽龙:(1996—),男,硕士,研究方向为遥感影像变化检测

    李佳田:(1975—),男,硕士,研究方向为计算机视觉研究

    杨汝春:(1997—),男,硕士,研究方向为深度神经网络

  • 中图分类号: P228.4;P237

Remote sensing image change detection based on cyclic convolution projection and EM algorithm

  • 摘要: 不同时态的遥感影像变化检测已成为遥感快速灾害评估中具有挑战性的研究课题. 针对如何确定不同时态遥感影像中像素差异影像合适的变化阈值问题,提出一种基于循环卷积投影与最大期望算法(EM)的遥感影像变化检测方法. 首先,基于循环卷积将两个时态的影像互相投影到各自的成像模态,使得投影后的影像与目标影像具有相同统计量,逐像素相减可得两个影像之间的像素差异影像;其次,基于贝叶斯最小错误率理论和像素差异影像直方图的分布特点,假设像素差异影像服从广义高斯分布;最后,采用EM迭代求取广义高斯分布的各项参数,当变化类像素与未变化类像素的条件概率相等即可得到最佳变化阈值,完成自适应的变化检测过程. 采用不同成像方式、分辨率和不同变化类型下采集的多对遥感影像进行实验. 结果表明:本文方法在实验数据集上的检测精度较对比方法平均提升2.55%,FM综合评价指标较对比方法平均提升0.086,可以更有效地检测出遥感影像的变化区域,具有较强的鲁棒性.

     

  • 图  1  不同方法在Dataset#1上的变化检测结果可视化

    图  2  不同方法在Dataset#2上的变化检测结果可视化

    图  3  不同方法在Dataset#3上的变化检测结果可视化

    表  1  实验数据集

    数据集拍摄日期地点影像大小事件(分辨率)传感器
    Dataset#11995-09—1996-07Sardinia,It412×300湖泊溢出(30 m)Landsat-5/Optical
    Dataset#22006-07—2007-07Gloucester,UK2325×4135洪水(0.65 m)TerraSAR-X/QuickBird 2
    Dataset#32012-05—2013-07Toulouse,Fr2000×2000建设用地(0.52 m)Pleiades/WorldView2
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    表  2  像素真实结果和预测结果分类

    预测结果真实结果
    变化不变化
    变化TPFP
    不变化FNTN
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    表  3  不同方法在Dataset#1上的检测精度

    数据集方法ACC/%$ \mathrm{F}\mathrm{M} $
    Dataset#1方法一93.310.4988
    方法二93.950.5003
    方法三94.200.5136
    本文方法96.020.5478
    下载: 导出CSV

    表  4  不同方法在Dataset#2上的检测精度

    数据集方法ACC/%$ \mathrm{F}\mathrm{M} $
    Dataset#2方法一88.210.4228
    方法二88.980.4302
    方法三89.600.4444
    本文方法91.970.4749
    下载: 导出CSV

    表  5  不同方法在Dataset#3上的检测精度

    数据集方法ACC/%$ {F}_{m} $
    Dataset#3方法一94.030.5015
    方法二94.360.5135
    方法三94.900.5188
    本文方法96.280.5498
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2022-01-19
  • 录用日期:  2022-07-05
  • 网络出版日期:  2022-07-28

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