一種倒塌建筑物提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本發(fā)明涉及極化SAR影像解譯領(lǐng)域，具體地，涉及一種倒塌建筑物提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 合成孔徑雷達（SAR)是一種主動成像雷達系統(tǒng)，具有全天候晝夜成像的特點。目 前，通常將其應(yīng)用至建筑損毀信息提取方面，主要集中在利用多時相干分辨率單極化SAR影 像的強度變化進行變化檢測分析。近年來，隨著全極化SAR技術(shù)的發(fā)展，全極化SAR在災(zāi)害信 息提取方面的作用越來越重要。例如，在地震發(fā)生后，建筑物發(fā)生不同程度的倒塌損毀，建 筑物的規(guī)則結(jié)構(gòu)受到破壞，規(guī)則的二面角反射效應(yīng)減弱，粗糙度加大，使得回波普遍增強， 規(guī)則的紋理結(jié)構(gòu)特征消失，雷達圖像特征表現(xiàn)為一定區(qū)域內(nèi)的離散的次高亮目標(biāo)，看不出 房屋排列關(guān)系和陰影。而極化數(shù)據(jù)相對于單極化數(shù)據(jù)而言，包含有更豐富信息，利用極化分 解等手段分析建成區(qū)震前后散射機制的變化，可以提取房屋倒塌信息。震后SAR影像上，倒 塌建筑物所在區(qū)域回波雜亂，色調(diào)較暗，規(guī)則的疊掩、角反射形成的亮線和陰影等特征消 失。
[0003] 地震等災(zāi)害發(fā)生時，通常無法獲得災(zāi)前的SAR影像;單極化SAR影像特征單一，因而 不足以反映房屋倒塌前后的機理變化;全極化SAR影像極化特征相對豐富，但僅使用單一敏 感特征無法獲取準(zhǔn)確的災(zāi)害損毀信息，也易受閾值選取的影響；另外，災(zāi)害發(fā)生后，震區(qū)交 通設(shè)施遭到嚴重破壞，無法深入災(zāi)區(qū)調(diào)查，僅能獲取少量樣本用于倒塌房屋機理分析和提 取;倒塌完好房屋一般雜錯分布，原始特征空間兩類樣本也混合在一起，難以區(qū)分。因而，難 以準(zhǔn)確提取倒塌建筑物的信息。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的是提供一種倒塌建筑物提取方法，通過該倒塌建筑物提取方法能夠 較為準(zhǔn)確地提取倒塌建筑物的信息。
[0005] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種倒塌建筑物提取方法，該倒塌建筑物提取方 法包括:獲取災(zāi)區(qū)的極化SAR影像;構(gòu)造所述極化SAR影像的分辨率單元的圖像檢索內(nèi)容并 基于所述圖像檢索內(nèi)容建立樣本庫；以及對所述樣本庫中的樣本進行距離測度學(xué)習(xí)以進行 倒塌房屋提取。
[0006] 優(yōu)選地，構(gòu)造所述極化SAR影像的分辨率單元的圖像檢索內(nèi)容包括:針對所述極化 SAR影像的分辨率單元提取極化特征；以及對所述極化特征進行排列以構(gòu)造圖像檢索內(nèi)容。
[0007] 優(yōu)選地，所述極化特征包括:后向散射幅度| HHI、IHVI、IVVI，散射熵H、平均散射角 α，各項異性度A，極化相關(guān)系數(shù)Phh-hv，Phviv，Phhiv，圓極化相關(guān)系數(shù)PRR-a，歸一化圓極化相關(guān) 系數(shù)Po，Yamaguchi分解的各個分量及極化方位角局部標(biāo)準(zhǔn)差0 std，其中，Yamaguchi分解的 各個分量包括表面散射分量Ps，體散射分量Pv，二次散射分量Pd和螺旋體散射分量Ph。
[0008] 優(yōu)選地，基于圖像檢索內(nèi)容建立樣本庫包括:從所述極化SAR影像中選取第一預(yù)定 數(shù)量的分辨率單元以確定為完好樣本和倒塌樣本;計算所述極化SAR影像中的分辨率單元 的圖像檢索內(nèi)容與所述完好樣本的圖像檢索內(nèi)容的完好距離，及與所述倒塌樣本的圖像檢 索內(nèi)容的倒塌距離;選取第二預(yù)定數(shù)量的分辨率單元，所述第二預(yù)定數(shù)量的分辨率單元的 完好距離或倒塌距離小于第二預(yù)定數(shù)量的分辨率單元之外的分辨率單元的完好距離和倒 塌距離中的較小者;根據(jù)所述第二預(yù)定數(shù)量的分辨率單元的所述完好距離和所述倒塌距離 確定所述第二預(yù)定數(shù)量的分辨率單元為完好樣本或倒塌樣本，從而建立樣本庫。
[0009] 優(yōu)選地，對所述樣本庫中的樣本進行距離測度學(xué)習(xí)以進行倒塌房屋提取包括:針 對所述樣本庫中的完好樣本和倒塌樣本，基于距離測度學(xué)習(xí)確定圖像檢索內(nèi)容的距離測度 矩陣;基于所述圖像檢索內(nèi)容的距離測量度矩陣計算待測分辨率單元的圖像檢索內(nèi)容與所 述樣本庫的完好樣本的圖像檢索內(nèi)容的完好距離，及與倒塌樣本的圖像檢索內(nèi)容的倒塌距 離;根據(jù)所述待測分辨率單元的圖像檢索內(nèi)容與所述樣本庫的完好樣本的圖像檢索內(nèi)容的 完好距離和所述待測分辨率單元的圖像檢索內(nèi)容與所述樣本庫的倒塌樣本的圖像檢索內(nèi) 容的倒塌距離提取倒塌建筑物。
[0010] 優(yōu)選地，所述倒塌建筑物提取方法還包括以下至少一項：在針對所述極化SAR影像 提取極化特征之前，對所述極化SAR影像進行濾波;在提取Yamaguchi分解的各個分量之前， 對所述極化SAR影像進行去取向處理；以及對所述后向散射幅度| HH |、| HV |、| VV |以及表面 散射分量Ps，體散射分量Pv，二次散射分量Pd和螺旋體散射分量Ph進行對數(shù)運算及歸一化處 理。
[0011] 優(yōu)選地，所述完好距離和所述倒塌距離均為馬氏距離。
[0012]優(yōu)選地，根據(jù)所述待測分辨率單元的圖像檢索內(nèi)容與所述樣本庫的完好樣本的圖 像檢索內(nèi)容的完好距離和所述待測分辨率單元的圖像檢索內(nèi)容與所述樣本庫的倒塌樣本 的圖像檢索內(nèi)容的倒塌距離提取倒塌建筑物包括:在所述待測分辨率單元的圖像檢索內(nèi)容 與所述樣本庫的完好樣本的圖像檢索內(nèi)容的完好距離大于所述待測分辨率單元的圖像檢 索內(nèi)容與所述樣本庫的倒塌樣本的圖像檢索內(nèi)容的倒塌距離的情況下，確定該待測分辨率 單元所表征的建筑物為倒塌建筑物。
[0013]優(yōu)選地，根據(jù)所述完好距離和所述倒塌距離提取倒塌建筑物包括:采用K最鄰近分 類算法分類倒塌建筑物和完好建筑物。
[0014]優(yōu)選地，所述倒塌建筑物提取方法還包括:根據(jù)所述倒塌建筑物和所述完好建筑 物計算倒塌率，并確定震害等級。
[0015] 通過上述技術(shù)方案，構(gòu)造所述極化SAR影像的分辨率單元的圖像檢索內(nèi)容，基于 該圖像檢索內(nèi)容建立樣本庫，然后對所述樣本庫中的樣本進行距離測度學(xué)習(xí)以進行倒塌房 屋提取。如此，能夠較為準(zhǔn)確的提取處倒塌建筑物的信息，從而準(zhǔn)確評估災(zāi)情。
[0016] 本發(fā)明的其它特征和優(yōu)點將在隨后的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【附圖說明】
[0017] 附圖是用來提供對本發(fā)明的進一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與下面的具 體實施方式一起用于解釋本發(fā)明，但并不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在附圖中：
[0018] 圖1是根據(jù)本發(fā)明提供的倒塌建筑物提取方法的流程圖；
[0019] 圖2示出了提取的極化方位角偽彩圖；
[0020] 圖3示出了極化方位角局部方差偽彩圖；
[0021 ]圖4示出了使用H-a-0std方法進行倒塌房屋提取的示意圖；
[0022]圖5是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式的圖像檢索內(nèi)容構(gòu)成流程圖；
[0023] 圖6是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式提供的樣本庫建立過程的流程圖；
[0024] 圖7是根據(jù)本發(fā)明一種實施方式提供的利用樣本庫學(xué)習(xí)進行倒塌房屋提取的流程 圖；以及
[0025] 圖8示出了根據(jù)倒塌率計算得到的震害等級分布圖。
【具體實施方式】
[0026] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】進行詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解的是，此處所描 述的【具體實施方式】僅用于說明和解釋本發(fā)明，并不用于限制本發(fā)明。
[0027] 圖1是根據(jù)本發(fā)明提供的倒塌建筑物提取方法的流程圖，如圖1所示，該倒塌建筑 物提取方法可以包括:在步驟10處，獲取災(zāi)區(qū)的極化SAR影像；在步驟11處，構(gòu)造所述極化 SAR影像的分辨率單元的圖像檢索內(nèi)容并基于所述圖像檢索內(nèi)容建立樣本庫；以及在步驟 12處，對所述樣本庫中的樣本進行距離測度學(xué)習(xí)以進行倒塌房屋提取。如此，僅通過災(zāi)后 (例如震后)例如單景極化SAR影像能夠較為準(zhǔn)確的提取出倒塌建筑物的信息，從而準(zhǔn)確評 估災(zāi)情。
[0028] 其中，構(gòu)造所述極化SAR影像的分辨率單元的圖像檢索內(nèi)容可以包括:針對所述極 化SAR影像的分辨率單元提取極化特征；以及對所述極化特征進行排列以構(gòu)造圖像檢索內(nèi) 容。
[0029]提取的極化特征可以包括:后向散射幅度|HH|、|HV|、|VV|，散射熵H、平均散射角 α，各項異性度A，極化相關(guān)系數(shù)Phh-hv，Phviv，Phhiv，圓極化相關(guān)系數(shù)PRR-α，歸一化圓極化相關(guān) 系數(shù)Po，Yamaguchi分解的各個分量及極化方位角局部標(biāo)準(zhǔn)差0 std，其中，Yamaguchi分解的 各個分量可以包括表面散射分量Ps，體散射分量Pv，二次散射分量Pd和螺旋體散射分量Ph。 上述多種建筑物敏感的極化特征可以構(gòu)成具有一定描述能力的語義內(nèi)容，以用于后續(xù)圖像 檢索需要。
[0030] 特別地，極化SAR對地物的形狀和方向非常敏感，災(zāi)后建筑物倒塌，統(tǒng)一區(qū)域極化 方位角的分布會發(fā)生較大變化，分布范圍變廣，極化方位角局部標(biāo)準(zhǔn)差9 std較大;而完好房 屋二面角結(jié)構(gòu)完整，方位角比較一致，極化方位角局部標(biāo)準(zhǔn)差9std較小。
[0031] 其