基于混合光谱特征的非监督变化检测算法

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非监督变化检测算法通常利用光谱的变化来表征地物的变化,假设地物变化程度与光谱值或者光谱形状的变化程度成正比。传统方法通常利用光谱矢量之间的距离来描述光谱值的差异,但是当变化前后地物光谱值都较暗的时候,光谱值差异不会明显,此时基于光谱值差异的变化检测算法难以检测这类变化。基于光谱形状差异的变化检测算法有光谱相关性映射(Spectral Angle Mapper,SCM),光谱梯度法(Spectral GradientDifference,SGD)等。SCM算法对原始影像光谱的线性变化不敏感,但是没有直接表示出光谱形状,而是间接的利用光谱曲线间的相关系数来表示光谱形状的差异,这种方式不能很好的描述光谱形状的差异。SGD可以利用光谱梯度直接表示出光谱形状,因此可以更好地描述光谱形状的差异,但是SGD算法对光谱的乘性增益比较敏感。此外,当变化前后光谱较为平缓的时候,此时基于光谱形状差异的变化检测算法难以检测这类变化。针对以上问题,本文提出基于混合光谱特征的非监督变化检测算法,主要内容如下:1、在影像预处理阶段对所有波段进行归一化,保证每个波段对变化检测的影响是相同的。2、利用光谱矢量间的欧式距离(CDSV)表示光谱值的差异。并针对CDSV不适合检测光谱值较暗的变化类型的缺点,利用光谱值的明暗程度表示CDSV的可信度。3、针对SCM与SGD的缺点,本文提出一种新的光谱形状差异描述方法(CDSS),融合了 SCM与SGD的检测结果。并针对CDSS不适合检测光谱形状平缓的变化类型的缺点,利用光谱形状的剧烈程度表示CDSS的可信度。4、本文提出的混合光谱差异算法利用CDSV和CDSS的可信度计算权重,对它们的检测结果进行融合,得到最后的检测结果。5、根据两组真实的变化影像验证本文提出的算法精度与有效性,最大的kappa系数分别为0.798和0.835。
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