一种快速高分辨率遥感影像分割算法

高分辨率遥感影像(如IKONOS影像)海量数据、复杂细节的特点决定了高分辨率遥感影像分割的技术难点,提出了基于同质性梯度特征、分水岭算法和最小代价合并的快速分割方法。首先对于原始图像进行同质梯度计算得到同质梯度图像;其次利用一种高效的分水岭变换获得初始分割图像;最后给出一种改进的区域合并算法来优化初始分割区域。应用于IKONOS影像的实验证明与其他的分割算法相比,采用所提出的分割方法能快速、准确地获得高分辨率遥感图像的分割结果。

改进的动态图模型点模式匹配

为了提高概率图模型点模式匹配的精度,本文提出了改进的动态图模型点模式匹配算法。首先,在动态图模型点模式匹配的相似性度量中应用混合高斯分布,以提高模型利用多特征的能力,使匹配方法对噪声更加稳健。其次,在目标点集中引入了虚拟的哑点并给出了包含哑点的相似性度量。当模板中的点和哑点相匹配的相似性度量更大时模板点将和哑点匹配,以减少由异常点所导致的误配。实验结果表明所提出的匹配方法对噪声和异常点更加稳健,匹配的精度也优于传统方法。

图像稳健配准的非负子空间匹配方法

针对局部场景发生变化的多时相遥感图像配准,提出一种基于非负子空间匹配的配准方法。在图匹配的框架下,该方法同时考虑了特征点集的空间结构和特征点集之间的相似关系,提高了正确匹配率和图像配准精度。与传统图匹配方法相比,该方法增强了对特征点位置扰动和异常值的稳健性。最后,通过在模拟点集匹配和一组多时相遥感图像配准上与传统图匹配方法的对比分析,验证了该方法的有效性以及应用于多时相遥感图像的可行性。

基于变分贝叶斯的自适应非刚性点集匹配

针对存在异常值的非刚性点集匹配问题,提出了一种基于贝叶斯混合t分布模型的匹配方法。在变分贝叶斯框架下,点集匹配问题转化为最大化对数似然的变分下界,利用变分推断确定变换参数。利用先验模型,将空间正则化约束并入贝叶斯混合t分布模型中,根据不同的点集可自适应地确定正则化参数。与高斯分布相比,t分布对异常值更加稳健。最后,在模拟点集和真实图像上的实验对比分析,验证了该方法在处理存在异常值的非刚性点集匹配问题时的有效性。

基于生态保护红线和生态网络的县域生态安全格局构建

随着环境形势的严峻化和生态问题的复杂化,加大对生态系统的保护已成为全民共识,而构建符合区域实际情况的生态安全格局对提升生态环境质量和维护区域可持续发展具有重要意义,已然成为国土空间规划编制和生态文明建设的重要内容。该研究以河北省青龙县为研究区,利用土地利用调查及影像数据和多年气象数据等,将生态保护红线划定方法及生态网络构建方法融合,通过空间叠加及分析将生态系统服务功能重要性评价、生态敏感性评价结果融合于研究区域的生态保护网络,旨在规避常规研究中单独使用一种方法造成保护要素缺失、安全格局不连通等问题。基于该方法构建了研究区生态安全格局。结果表明:青龙县生态保护红线总面积达443.94 km^2,占县域面积的12.7%,主要分布在东南部和西北部的国有林场区和中部的河流水系沿线地带;生态网络由11块生态源地、24条生态廊道、22个生态节点和34个生态断裂点构成;青龙县生态安全格局由生态安全保护要素、生态安全保护目标区以及生态安全保护措施共同构成。研究结果可为县域尺度的国土空间规划的制定和生态修复及保护工程的建设实施提供技术支撑和科学依据。

基于经验模型的Hyperion数据植被叶绿素含量反演

对于反演植被叶绿素含量而言,基于Hyperion等高光谱传感器数据、利用经验方法建模是一种快速准确的方法。利用多种植被的实测数据以及Hyperion模拟数据,分析植被反射率及其变化形式与叶绿素含量的相关性,并进一步针对红边参数、植被指数等分析植被反射率与叶绿素含量的关系,选取最准确的经验建模方法。经过对比,改进的简单比值指数(modified simple ratio,MSR)与叶绿素含量相关性最高,其回归模型能比较准确地反演出叶绿素含量。通过Hyperion图像、利用MSR指数与实测叶绿素含量得到回归模型,建立区域叶绿素含量分布图;并对张掖地区植被叶绿素含量进行了反演,反演结果具有较高精度,相对误差低于5%。

高光谱遥感图像小目标探测的基本原理

概括性总结了高光谱遥感图像小目标探测算法的研究进展,揭示了图像白化处理是诸多算法能够成功应用于小目标探测的本质原因所在;提出了基于样本加权自相关矩阵把大目标转化为"小"目标从而进行有效探测的思想和算法.

精细刻画复杂地表遥感机理

复杂地表遥感辐散射机理及动态建模可以支撑从众多遥感数据中准确提取时空变化参量动态信息的方法，将其进一步转化为有用的知识，帮助人们更好地了解以植被覆盖为主的复杂地表。

多/高光谱遥感图像的投影和小波融合算法

将高光谱图像与高空间分辨率图像融合后,由于融合图像空间分辨率提高,改变了混合像元内地物组分比例,像元光谱信息较原高光谱图像光谱信息会出现"失真"现象。针对这种情况,考虑混合像元内成分变化进行图像融合,首先利用投影方法模拟多光谱图像得到高光谱图像,并将模拟高光谱图像与原高光谱图像利用小波方法进行融合,融合图像不仅增强了空间信息,而且对光谱信息进行一定的修正,从而提高了环境异常探测等一系列应用的精度。利用hyperion图像和SPOT 5图像进行融合试验,融合图像能够识别出87.2%的目标区域。

基于边长比约束的离散点准确边界追踪算法

提出了一种基于三角形边长比约束的离散点边界追踪算法,实现了对带洞凹多边形边界的有效追踪。通过边长比作为限制条件,有效地降低了边界追踪算法中阈值对点密度的依赖,并通过实验验证了本文所提算法的实用性。

基于局部平滑加权图割方法的SAR图像分割

针对合成孔径雷达(SAR)图像分割,提出了一种局部平滑加权图割(LSWGC,local smoothing weighted graph cut)模型。首先,在加权图割(WGCut)的目标函数中加入局部平滑罚项,提高了基于谱聚类的SAR图像分割方法对斑点噪声的稳健性,抑制了SAR图像分割中孤立点的产生;其次,利用WGCut与加权核K均值(WKKM)的等价性,LSWGC以不同于参数核图割(PKGC)方法的核化方式将核映射引入目标函数中,用图割最优化算法求解标号函数,避免了基于谱聚类的SAR图像分割方法中图谱的求解问题,同时改善了PKGC方法二类划分易丢失目标的不足。模拟和真实SAR图像的实验结果证实了本文方案的有效性。

基于贝叶斯学生t分布混合的稳健点集匹配

针对点集匹配中异常值的干扰问题,提出了一种基于贝叶斯学生t分布混合模型(SMM)的稳健仿射点集匹配方法。在贝叶斯框架下,该算法将点集匹配问题模型化为利用SMM进行概率密度估计的问题。通过引入模型参数的近似变分后验分布,目标函数转化为最大化完全数据对数似然的变分下界,利用变分贝叶斯期望最大化(VBEM)算法迭代估计模型参数的变分后验分布。对于学生t分布的自由度参数,通过最大化完全数据的对数似然进行迭代更新,并利用斯特林公式近似计算。通过模拟点集和光学遥感图像的配准实验,验证了该方法的有效性。

基于土地利用的三峡库区生态系统服务价值时空格局分析

生态服务价值评估是对生态功能的一种经济性量化评价。以三峡库区为研究区,结合净初级生产力(NPP)、土地利用/土地覆盖变化(LUCC)、遥感(RS)、气候、国家统计数据和GIS技术,采用替代花费法、影子工程法、碳税法、市场价值法和水量平衡法对三峡库区蓄水前后4个时期(2000、2005、2010和2015年)的生态系统服务价值进行量化评估,分析库区生态系统服务价值时空变异格局。结果显示:(1)从2000年到2015年,三峡库区生态服务总价值增加了269.37亿元,增长率为15.32%。(2)其中林地生态系统贡献较高,占48.14%,耕地次之,占44.04%。(3)林地生态系统服务价值随其面积的增长而增加。耕地生态系统面积减少了4.64%,但生态系统服务总价值却增加了14.54%,耕地存在不合理利用的现象。草地生态系统面积减少了16.57%,生态系统服务总价值减少了5.01%,应加强对草地生态系统的保护。总之,三峡工程的实施在整个研究区尺度上对库区生态系统服务功能的影响是利大于弊。在未来的发展中,应合理规划土地利用,制定区域发展和环境保护计划,确保三峡库区生态环境的改善和可持续发展。