模糊拓扑空间下高分辨率遥感影像多尺度融合变化检测方法研究

Multi-scale fusion change detection (MSFCD) from high-resolution remote sensing images has become a hot research topic in remote sensing. However, there are still some issues in current studies of MSFCD, for example, the underutilization of the inherent characteristics of object-oriented difference image, and inability to take reliability, uncertainty and information conflict of detection results into account during the fusion process. In view of the above problems, this project will study MSFCD theory and methods for high-resolution images in the fuzzy topology space. The project will aim to (1) develop a method for constructing multi-scale segmentation image set based on granularity theory and segmentation evaluation indicators; (2) build a fuzzy clustering algorithm which can synergistically utilize the two inherent characteristics of object-oriented difference image; (3) establish a fusion model taking reliability, uncertainty and information conflicts of detection results into account based on fuzzy set and fuzzy topology theory. On the basis of research results, this project will propose new change detection models and methods suitable for high-resolution remote sensing data. This research is anticipated to solve the problems in MSFCD of high-resolution images and thus to advance the development of change detection from high-resolution remote sensing images.

高分辨率遥感影像多尺度融合变化检测已成为遥感领域的研究热点。然而现有多尺度融合变化检测对面向对象差异图固有性质利用不充分、融合过程中未充分顾及检测结果的可靠性、不确定性和信息冲突。针对上述问题，本项目拟在模糊拓扑空间下研究高分辨率遥感影像多尺度融合变化检测的理论与方法。主要研究内容包括：(1)研究基于粒度理论和分割评价指标的多尺度分割影像集构建方法；(2)发展能够协同利用面向对象差异图两种固有性质的模糊聚类算法；(3)构建基于模糊集和模糊拓扑理论兼顾检测结果可靠性、不确定性和信息冲突的融合模型。在此基础上形成适用于高分影像变化检测的新模型和新方法。本项目的研究能有效地解决高分辨率遥感影像多尺度融合变化检测的难点问题，提升其整体性能和可靠性，促进高分影像变化检测的发展。

遥感变化检测是人类获取地表变化信息的重要手段，被广泛应用于资源环境监测、城市研究、灾害评估等领域。针对现有融合变化检测技术对差异图固有性质利用不充分、融合过程中未充分顾及变化检测结果的可靠性、不确定性和信息冲突等问题，项目在模糊拓扑空间下，通过综合分析隶属度空间和位置空间，开展高分辨率遥感影像多尺度多特征融合变化检测研究。主要研究成果包括：1）通过半监督策略利用伪标记信息，邻接矩阵和引力模型利用空间信息，发展协同利用差异图两种固有性质的模糊聚类变化检测方法，提高单尺度变化检测精度。2）基于影像分割评价指标构建多尺度差异图集，通过模糊聚类、证据理论和条件随机场模型进行差异图融合，构建决策级多尺度融合变化检测模型，提升变化检测结果的稳定性和精度。3）通过模糊测度考虑差异图的可靠性，地统计分析处理融合过程中的信息冲突问题，提出顾及冲突分析的模糊积分融合变化检测框架。4）通过模糊集合和模糊拓扑处理变化检测结果的不确定性和信息冲突问题，提出模糊拓扑优化投票法的融合变化检测方法。5）通过改进空间池化金字塔利用高分辨率遥感影像的多尺度信息，构建端到端混合空间金字塔池化变化检测网络模型。项目在模糊拓扑空间下提出一系列的遥感影像变化检测新模型和新方法，研究成果有望为测绘等相关业务部门快速获取地表变化信息提供新的技术支持。