基于震后單張polsar影像的建筑物損毀評估方法
【專利摘要】一種基于震后單張POLSAR影像的建筑物損毀評估方法，包括對原始的POLSAR影像進(jìn)行噪聲去除、研究區(qū)域提取及分塊；非建筑物區(qū)域檢測；將規(guī)范化圓極化相關(guān)系數(shù)NCCC大于設(shè)定閾值的建筑物歸為倒塌建筑物類，小于等于設(shè)定閾值的建筑物歸為非倒塌建筑物類，然后進(jìn)行預(yù)評價；當(dāng)某個屬于嚴(yán)重?fù)p毀類的分塊的均質(zhì)性紋理特征HOM大于等于預(yù)設(shè)的HOM紋理閾值時，將該分塊改為屬于中等損毀類；對最終的損毀程度分類結(jié)果進(jìn)行精度評價。本發(fā)明僅利用震后單張全極化SAR數(shù)據(jù)進(jìn)行倒塌建筑物的檢測和評估，在提高評估精度的同時，減少了現(xiàn)有技術(shù)在災(zāi)害監(jiān)測上對震前數(shù)據(jù)的依賴性。
【專利說明】基于震后單張POLSAR影像的建筑物損毀評估方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于極化雷達(dá)遙感圖像處理【技術(shù)領(lǐng)域】，設(shè)計一種僅利用震后單張全極化合成孔徑雷達(dá)(Polarimetric Synthetic Aperture Radar, P0LSAR)影像對震后建筑物檢測及損毀程度估計的新方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國地震活動具有頻度高、強(qiáng)度大、震源淺且分布廣的特點。統(tǒng)計數(shù)字表明，我國的陸地地震竟占全球陸地地震的三分之一，造成地震死亡的人數(shù)達(dá)全球的1/2以上。如2008年汶川5.12地震和2010年青海玉樹地震等對人民的生命安全和財產(chǎn)造成了極大的損失。地震發(fā)生后，大量的房屋和道路損毀，氣象條件惡劣，使得及時獲取受災(zāi)現(xiàn)場信息異常困難。遙感技術(shù)以其快速、從宏觀到微觀全面觀測等優(yōu)勢條件，對及時了解和掌握災(zāi)區(qū)情況和正確實施搶險救災(zāi)十分重要。雖然利用高分辨率的光學(xué)影像可以直觀的評價損害的程度，但地震后一般伴隨有惡劣的天氣條件。具有全天候、全天時觀測能力的高分辨率雷達(dá)遙感技術(shù)在地震災(zāi)害監(jiān)測中有不可替代的作用。目前，對倒塌建筑物的解譯主要是利用地震前后的光學(xué)或SAR影像的變化即相關(guān)和相干性等方面進(jìn)行研究，但對偏遠(yuǎn)地區(qū)震前光學(xué)和SAR數(shù)據(jù)一般較難獲取，而且不同傳感器獲得的數(shù)據(jù)相干性一般較小，倒塌建筑物檢測效率較低。近年來，隨著高分辨率全極化雷達(dá)衛(wèi)星相繼發(fā)射和各國機(jī)載多波段多極化系統(tǒng)的發(fā)展，雷達(dá)影像的極化信息更為豐富，為城區(qū)結(jié)構(gòu)與實時變化信息的提取提供了有力的數(shù)據(jù)支持。特別是全極化SAR技術(shù)的發(fā)展，可以獲得地物在多個極化通道下的回波，為從物理散射機(jī)制上對倒塌建筑物和主體結(jié)構(gòu)相對完整的未倒塌建筑物的解譯提供了豐富的信息。目前，利用星載和我國機(jī)載SAR平臺(SARMAPPER)獲取的震后全極化SAR數(shù)據(jù)在抗震救災(zāi)中起到了重要作用，但目前對全極化數(shù)據(jù)的利用需要大量的人工解譯來提供災(zāi)后的損毀圖，沒有形成系統(tǒng)的倒塌建筑物檢測和損毀程度評估方法，對全極化SAR數(shù)據(jù)的利用率和解譯精度都比較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明綜合考慮地震災(zāi)區(qū)的實際情況，在傳統(tǒng)的利用地震前后的光學(xué)和序列單極化SAR數(shù)據(jù)對震區(qū)建筑物的散射機(jī)理研究不足的情況下，僅利用震后獲取的單張全極化SAR數(shù)據(jù)，通過極化和紋理信息提取，實現(xiàn)建筑物損毀程度評估，在提高評估精度的同時減少對數(shù)據(jù)的依賴性。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種基于震后單張POLSAR影像的建筑物損毀評估方法，包括以下步驟:
[0005]步驟1，影像預(yù)處理，包括對原始的POLSAR影像進(jìn)行噪聲去除、研究區(qū)域提取及分塊；
[0006]步驟2，非建筑物區(qū)域檢測，包括提取出塊內(nèi)非建筑物；
[0007]步驟3，倒塌建筑物檢測和預(yù)評價，包括將規(guī)范化圓極化相關(guān)系數(shù)NCCC大于設(shè)定閾值的建筑物歸為倒塌建筑物類，小于等于設(shè)定閾值的建筑物歸為非倒塌建筑物類，然后根據(jù)步驟2所得非建筑物區(qū)域檢測進(jìn)行預(yù)評價如下，
[0008]首先，設(shè)步驟I所得分塊中第j塊的相應(yīng)多邊形記為第j個多邊形，
【權(quán)利要求】
1.一種基于震后單張POLSAR影像的建筑物損毀評估方法，其特征在于，包括以下步驟: 步驟1，影像預(yù)處理，包括對原始的POLSAR影像進(jìn)行噪聲去除、研究區(qū)域提取及分塊； 步驟2，非建筑物區(qū)域檢測，包括提取出塊內(nèi)非建筑物； 步驟3，倒塌建筑物檢測和預(yù)評價，包括將規(guī)范化圓極化相關(guān)系數(shù)NCCC大于設(shè)定閾值的建筑物歸為倒塌建筑物類，小于等于設(shè)定閾值的建筑物歸為非倒塌建筑物類，然后根據(jù)步驟2所得非建筑物區(qū)域檢測進(jìn)行預(yù)評價如下， 首先，設(shè)步驟I所得分塊中第j塊的相應(yīng)多邊形記為第j個多邊形，
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于震后單張POLSAR影像的建筑物損毀評估方法，其特征在于:步驟2中，利用H-a -Wishart非監(jiān)督分類方法提取出塊內(nèi)非建筑物，包括根據(jù)// J極化分解參數(shù)分割的平面，得到H-a -Wishart非監(jiān)督分類方法的初始類中心，將歸入低熵-低S和中熵-低J頭的像素提取為非建筑物類別。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述基于震后單張POLSAR影像的建筑物損毀評估方法，其特征在于:步驟5中，對步驟4所得最終的損毀程度分類結(jié)果進(jìn)行精度評價，包括將每個分塊作為一個像素，利用混淆矩陣評價方法進(jìn)行精度評價。
【文檔編號】G06T7/00GK103761740SQ201410032188
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2014年1月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月23日
【發(fā)明者】楊杰, 趙伶俐, 李平湘 申請人:武漢大學(xué)