研究背景:
随着合成孔径雷达(synthetic aperture radar,SAR)技术的逐步成熟和SAR图像分辨率的不断提高,SAR图像的使用逐渐为人们所重视。同光学遥感相比,SAR系统可以全天候、全天时获得遥感数据,是较好的变化检测信息源。
自从合成孔径成像雷达系统投入使用以来,SAR已经对地球表面观测了数年时间,获得了大量的多时相地面观测数据。多时相SAR图像数据包含了比单幅SAR图像数据更多的信息,很多遥感研究都试图开发出能够很好利用这些信息的技术,其中被最广泛研究的就是变化检测技术。变化检测(change detection)通过对不同时期SAR图像的比较分析,根据对图像的差异分析来获取所需要的地物变化信息。SAR变化检测技术可以应用于很多方面,例如对地震区域的定位和灾害评估;对农作物生长状况的监测;对土地使用的监测等等[1~3]。近十几年来,国内外学者在应用SAR变化检测问题上做了不少工作,但该领域仍然是目前许多专家关注的焦点。在国外,SAR变化检测技术方兴未艾;在国内,该技术正处于起步阶段[4~7]。至今,已有不少遥感软件,比如ERDAS、ENVI提供了变化检测处理模块,但它们往往并不针对于SAR变化检测,处理效果欠佳。
研究现状:
常见的变化检测算法:
1.简单差值法
图像差值法[8,9]是前期变化检测主要方法,,该方法目前还被普遍采用。常用算法使用单一阈值对差值图像进行处理,对应决策如下:
式中凭经验选取。简单差值法对数据配准精度要求高。鉴于SAR乘性斑噪影响,该方法并不适用于SAR变化检测。为此,学者们提出了数据比值法[10][11],即:。
当对图像取对数时,,该形式同差值法相同。因此,图像比值法变化检测可以被归纳为差值法。当对SAR数据使用对数差值法时,乘性斑噪已退化为加性噪声形式,这就便于SAR斑噪的滤除。
2统计假设检验法
当把SAR数据看作信号叠加形式时,其数据往往满足一定的统计特性,因此在使用SAR数据进行变化检测时,不少学者选用了基于统计假设检验法[5][12]。假设检验分为两种类型:零假设(原假设)H。,表示对应图像像素未发生改变;备择假设H1,表示对应图像像素发生了改变。图像对可看作随机矢量,对于给定的像素x,两类假设对应的联合分布概率分别和,因此可以使用经典的假设检验法来选取最佳假设。
2.1显著性检验
零假设表征方式比较直观,因为无变化发生时,数据序列的差异只跟噪声相关。对差值图像进行显著性检验可通过使用零假设检验执行:
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