面向城鎮(zhèn)地震倒塌房屋的多源遙感影像融合研究.pdf

1、地震災(zāi)害是重大的自然災(zāi)害之一，突發(fā)性強(qiáng)，我國(guó)地震分布很廣，地震多發(fā)。地震產(chǎn)生機(jī)制復(fù)雜，目前還不能準(zhǔn)確預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，當(dāng)發(fā)生在人口稠密的城市或城鎮(zhèn)時(shí)，容易造成嚴(yán)重的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失。因此在地震發(fā)生后，快速獲取準(zhǔn)確的災(zāi)情，采取有效的救援工作，是目前最為有效減輕災(zāi)害損失的方法。震后房屋倒塌受害程度表征地震作用下地面運(yùn)動(dòng)的強(qiáng)度大小以及地震災(zāi)害造成的人員經(jīng)濟(jì)損失狀況。面向地震倒塌房屋信息提取的多源遙感數(shù)據(jù)融合.是地震災(zāi)害監(jiān)測(cè)的遙感數(shù)據(jù)處理中的一個(gè)重要

2、環(huán)節(jié)，進(jìn)行多源遙感影像快速融合，得到質(zhì)量較高的影像，可以提高遙感影像的空間分辨率，突出倒塌房屋信息，提高震后倒塌房屋的信息提取精度，彌補(bǔ)單一遙感數(shù)據(jù)獲取信息能力的不足。
　　 遙感影像的融合方法很多，但不同遙感影像和不同的應(yīng)用目的，選用的融合方法也不同，本文從這個(gè)角度出發(fā)，通過(guò)分析現(xiàn)有的通用融合方法，篩選和設(shè)計(jì)適用于城鎮(zhèn)地震倒塌房屋的多源遙感影像融合流程和方法，以滿足實(shí)時(shí)災(zāi)害應(yīng)急的需要。
　　 本文首先對(duì)現(xiàn)有的融合方法進(jìn)

3、行比較研究和進(jìn)行面向SAR與光學(xué)影像融合的算法改進(jìn)。對(duì)現(xiàn)有融合方法介紹，主要分色彩變換、算術(shù)運(yùn)算和圖像變換這三類來(lái)介紹常用的融合方法的思想并明確各種方法的優(yōu)缺點(diǎn)。同時(shí)，考慮到現(xiàn)有大多數(shù)通用融合方法都是基于光學(xué)影像之間的融合提出的，本文針對(duì)SAR與光學(xué)影像的融合進(jìn)行了融合算法改進(jìn)，經(jīng)過(guò)試驗(yàn)，此方法效果理想，適合于地震倒塌房屋的雷達(dá)影像與光學(xué)多光譜影像之間的融合。
　　 接著，進(jìn)行面向地震倒塌房屋信息的多源影像融合的關(guān)鍵技術(shù)研究，包

4、括快速融合流程設(shè)計(jì)、影像預(yù)處理、融合方法和融合效果評(píng)價(jià)指標(biāo)的選取、以及根據(jù)具體的常用遙感影像數(shù)據(jù)組合推薦具體的融合方法等。面向城鎮(zhèn)地震倒塌房屋的多源遙感數(shù)據(jù)快速融合主要體現(xiàn)在，災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)區(qū)劃脆弱區(qū)優(yōu)先融合，根據(jù)應(yīng)用精度要求選用兼顧效果和速度的融合算法。融合方法的選取思路為，以四川地震災(zāi)區(qū)為研究區(qū)域，以城區(qū)倒塌房屋為研究對(duì)象，采用多源遙感影像為數(shù)據(jù)源(包括光學(xué)影像和雷達(dá)影像)，對(duì)現(xiàn)有融合方法、改進(jìn)的SAR與光學(xué)影像融合方法比較研究和反復(fù)試驗(yàn)

5、，根據(jù)速度較快和和空間細(xì)節(jié)信息增強(qiáng)、光譜特性保持效果較優(yōu)的標(biāo)準(zhǔn)，初步篩選出色彩標(biāo)準(zhǔn)化變換(Brovey)、HSV變換法、高通濾波(HPF)、IHS變換法、主成分變換法(PCA)這6種融合方法，根據(jù)不同的數(shù)據(jù)源組合，從這6種方法中推薦出一種最優(yōu)的融合方法。融合的效果從定性和定量?jī)煞矫鎭?lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)。定性評(píng)價(jià)包括影像空間分辨力、清晰度，倒塌房屋的細(xì)節(jié)和邊緣清晰程度，線性地物突出程度，極限放大倍數(shù)看分辨率的增強(qiáng)效果；從光譜特征，判別融合前后的影像

6、的同類地物是否有接近或相同的色彩，倒塌房屋信息是否得到突出顯示，局部色彩差異大小即光譜特征扭曲程度，整體的色彩效果差異大小等。定量評(píng)價(jià)采用的指標(biāo)有均值、標(biāo)準(zhǔn)差、熵、平均梯度、光譜扭曲度、均方根誤差這五個(gè)指標(biāo)，平均值反映影像的整體亮度，標(biāo)準(zhǔn)差、熵主要反映影像的細(xì)節(jié)信息的強(qiáng)弱，光譜扭曲度、均方根誤差主要反映影像的光譜保持效果。根據(jù)具體的常用的遙感影像數(shù)據(jù)組合，按高中低分辨率以及雷達(dá)與光學(xué)影像來(lái)分別推薦具體的融合方法。
　　 最后，進(jìn)