基于震后單張polsar影像的建筑物損毀評(píng)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(píng)估方法，包括對(duì)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(cè)；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(lèi)，小于等于設(shè)定閾值的建筑物歸為非倒塌建筑物類(lèi)，然后進(jìn)行預(yù)評(píng)價(jià)；當(dāng)某個(gè)屬于嚴(yán)重?fù)p毀類(lèi)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(shí)，將該分塊改為屬于中等損毀類(lèi)；對(duì)最終的損毀程度分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)。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(cè)和評(píng)估，在提高評(píng)估精度的同時(shí)，減少了現(xiàn)有技術(shù)在災(zāi)害監(jiān)測(cè)上對(duì)震前數(shù)據(jù)的依賴性。
【專利說(shuō)明】基于震后單張POLSAR影像的建筑物損毀評(píng)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(jì)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(duì)震后建筑物檢測(cè)及損毀程度估計(jì)的新方法。
【背景技術(shù)】
[0002]我國(guó)地震活動(dòng)具有頻度高、強(qiáng)度大、震源淺且分布廣的特點(diǎn)。統(tǒng)計(jì)數(shù)字表明，我國(guó)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(shù)地震等對(duì)人民的生命安全和財(cái)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(shí)獲取受災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)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(cè)等優(yōu)勢(shì)條件，對(duì)及時(shí)了解和掌握災(zāi)區(qū)情況和正確實(shí)施搶險(xiǎn)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(píng)價(jià)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(shí)觀測(cè)能力的高分辨率雷達(dá)遙感技術(shù)在地震災(zāi)害監(jiān)測(cè)中有不可替代的作用。目前，對(duì)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(duì)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(cè)效率較低。近年來(lái)，隨著高分辨率全極化雷達(dá)衛(wèi)星相繼發(fā)射和各國(guó)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(shí)時(shí)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(gè)極化通道下的回波，為從物理散射機(jī)制上對(duì)倒塌建筑物和主體結(jié)構(gòu)相對(duì)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(guó)機(jī)載SAR平臺(tái)(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(duì)全極化數(shù)據(jù)的利用需要大量的人工解譯來(lái)提供災(zāi)后的損毀圖，沒(méi)有形成系統(tǒng)的倒塌建筑物檢測(cè)和損毀程度評(píng)估方法，對(duì)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(shí)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(duì)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(guò)極化和紋理信息提取，實(shí)現(xiàn)建筑物損毀程度評(píng)估，在提高評(píng)估精度的同時(shí)減少對(duì)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(píng)估方法，包括以下步驟:
[0005]步驟1，影像預(yù)處理，包括對(duì)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(cè)，包括提取出塊內(nèi)非建筑物；
[0007]步驟3，倒塌建筑物檢測(cè)和預(yù)評(píng)價(jià)，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(lèi)，小于等于設(shè)定閾值的建筑物歸為非倒塌建筑物類(lèi)，然后根據(jù)步驟2所得非建筑物區(qū)域檢測(cè)進(jìn)行預(yù)評(píng)價(jià)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(gè)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(píng)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(duì)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(cè)，包括提取出塊內(nèi)非建筑物； 步驟3，倒塌建筑物檢測(cè)和預(yù)評(píng)價(jià)，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(lèi)，小于等于設(shè)定閾值的建筑物歸為非倒塌建筑物類(lèi)，然后根據(jù)步驟2所得非建筑物區(qū)域檢測(cè)進(jìn)行預(yù)評(píng)價(jià)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(gè)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(píng)估方法，其特征在于:步驟2中，利用H-a -Wishart非監(jiān)督分類(lèi)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(lèi)方法的初始類(lèi)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(lèi)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(píng)估方法，其特征在于:步驟5中，對(duì)步驟4所得最終的損毀程度分類(lèi)結(jié)果進(jìn)行精度評(píng)價(jià)，包括將每個(gè)分塊作為一個(gè)像素，利用混淆矩陣評(píng)價(jià)方法進(jìn)行精度評(píng)價(jià)。
【文檔編號(hào)】G06T7/00GK103761740SQ201410032188
【公開(kāi)日】2014年4月30日 申請(qǐng)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(qǐng)人:武漢大學(xué)