紋理分析在遙感圖像識別中的應用

紋理分析在遙感圖像識別中的應用紋理分析在遙感圖像識別中的應用國內外研究現狀遙感圖像分析與識別

遙感圖像紋理分析原理遙感圖像識別技術遙感圖像紋理分析個人認識2遙感圖像分析與識別的發(fā)展及現狀從20世紀70年代起，隨著第一顆陸地衛(wèi)星發(fā)射成功，人們就開始利用計算機進行衛(wèi)星遙感圖像的解譯研究20世紀80年代，主要利用統計模式識別方法進行遙感圖像計算機解譯：如Strahler（1980）使用最大似然法對遙感圖像數據進行分類，Goldberg（1983）運用光譜特征，對多波段衛(wèi)星圖像進行分類，從中獲取森林資源信息。20世紀80年代后期，D.Gooddnough與M.Ehlers有助于推動地理信息系統與遙感圖像自動解譯系統的結合；王野喬等應用該方法進行區(qū)域氣候資源研究工作，實現了區(qū)域氣候資源分類界限指標遙感解譯的定量化3遙感圖像紋理分析的發(fā)展及現狀紋理分析的早期研究主要集中在紋理信息的表達與描述和紋理圖像的分割，研究遍及神經生理學、心理物理學、心理學、影像分析、醫(yī)學診斷等各個方面，成為圖像分析和計算機視覺中的基本技術之一，形成了現有紋理分析方法的理論基礎，主要包括：Julesz的二階統計假設；Beck等的多頻率通道假設；Prazdny，Rosenfeld等的二階段假設；Muller的紋理邊界敏感性假設等近年來紋理分析在不同的圖像處理中得到了廣泛的應用，如圖像分割、模式識別、形狀分析、紋理合成和圖像壓縮等。常用的紋理模型很多，如Garcia等人研究了布爾模型在灰度圖像紋理分析中的應用；Tamura等研究了對應于人眼視覺感受的紋理特征；Hayes等人對紋理粗糙度進行了進一步的實驗分析。4遙感圖像紋理分析的發(fā)展及現狀目前國外主要是對幾種紋理分析方法提取的紋理特征結合常規(guī)的分類方法，對不同的圖像進行分類比較。Rajesh，Jawahar等認為分形的效果最好，其次是共生矩陣及紋理頻譜；Weszka、Ohanian、Nyoungui等認為灰度共生矩陣的效果最好；Phichler等認為小波變換效果好國內的研究主要在于某一種方法的具體應用。對于統計的方法，共生矩陣法比較常用，主要有黃桂蘭的航片影像紋理分類方法的探討等；基于模型的方法里，分形維方法應用比較多；馬爾可夫隨機場(MRF)的應用也有一些；在數學變換的方法里，常見的是基于小波變換的方法。紋理分析正在受到越來越多的科研工作者的關注。國際上有一些紋理的專著出版，而我國紋理分析方面的文獻和專著非常少。5遙感圖像識別技術的原理圖像識別是用計算機代替人們自動地去處理大量的物理信息，解決人類生理器官所不能識別的問題，從而部分替代了人的腦力勞動。在對圖像的研究和應用中，人們往往對圖像中的某些部分感興趣，這些部分成為目標或前景（其它部分成為背景），它們一般對應圖像中特定的，具有獨特性質的區(qū)域。為了辨識和分析圖像中的目標，需要將他們從圖像中分離提取出來，在此基礎上才有可能進一步對目標進行測量和對圖像進行利用6遙感圖像紋理分析紋理是在某一確定的圖像區(qū)域中，以近乎周期性的種類和方式重復其自身的局部基本模式。它反映了圖像灰度的性質及其空間關系，是圖像中一個重要而又難以描述的特性。正是由于紋理對圖像區(qū)域和表面的感知、描述的獨特作用，以及紋理分析在自動識別中越來越明顯的重要性，驅使著人們不斷地尋找新的算法來表征圖像區(qū)域中的紋理。雖然這些努力也遭受到了一些諸如缺少對紋理確切的定義等的影響，但仍然形成了眾多的紋理特征提取方法，根據抽取紋理特征方法的不同，可以將圖像紋理分析大致分為四類：統計分析法、結構分析法、模型分析法和空間/頻率域聯合分析法。7遙感圖像的紋理分析遙感圖像記錄了地球表面輻射的電磁波信息。地表物體的波譜特征以強弱不等的亮度值，直接反映于圖像上；地物的空間特征--紋理結構，則是間接地由圖像亮度值之間的關系表現的，它反映了圖像灰度模式的空間分布，包含了圖像表面信息及其與周圍環(huán)境的關系，更好地兼顧了圖像的宏觀與微觀結構。正是由于地物的組成、空間分布的復雜性和多樣化，遙感圖像的紋理具有隨機性、非重復性、不連續(xù)性，又由于紋理具有較大的尺度，在不同的區(qū)域又呈現出相似性，即遙感圖像的紋理具有局部的隨機性和整體上的統計規(guī)律性。由于遙感圖像成像過程受到多方面隨機變化因素的影響，很少存在規(guī)則的紋理結構，很難通過紋理結構單元的重復來表示同一類地物，因此一般不能使用結構紋理分析方法進行影像識別。各類地物在遙感圖像上成像的復雜性和不確定性導致遙感圖像數據具有一定的統計特性，使用統計分析方法比較適合地物的自動識別。8遙感圖像的紋理分析從遙感圖像的灰度共生矩陣出發(fā)分析地物的空間分布特性，可從多個側面描述影像紋理的特征，是一種十分有效的方法。在進行識別之前，需對研究對象（待識別的圖像）進行預處理和特征提取，從而進行模式識別。一、遙感圖像的預處理遙感圖