一種基于sar圖像的滑坡信息提取方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，更為具體地講，涉及一種基于SAR圖像的滑坡信 息提取方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 滑坡是全球性的一種地質(zhì)災(zāi)害，具有數(shù)量大、分布廣、發(fā)生頻繁等特點(diǎn)。它不僅對 人民生命財(cái)產(chǎn)的危害性非常大，還造成環(huán)境和資源等的嚴(yán)重破壞。隨著人為的影響導(dǎo)致大 量的滑坡發(fā)生，造成的人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失和對環(huán)境等的破壞越來越嚴(yán)峻。我國約有70 %的 山地覆蓋，因此滑坡發(fā)生密度大，頻率高，是世界上發(fā)生滑坡較頻繁的國家之一，每年給國 家和群眾造成巨大的損失。尤其是汶川和玉樹地震發(fā)生后，災(zāi)區(qū)發(fā)生了大量的滑坡，給災(zāi)區(qū) 的人民生命財(cái)產(chǎn)帶來了極大的威脅和損失。因此，對滑坡災(zāi)害進(jìn)行深入的研宄是一項(xiàng)非常 有必要而且具有重要社會價值的工作。
[0003] 如何快速有效地對滑坡進(jìn)行監(jiān)測評估工作，對于及時進(jìn)行搶險(xiǎn)救援、減少損失是 非常重要的。普通的滑坡監(jiān)測技術(shù)大多依賴于進(jìn)入滑坡規(guī)模、面積等進(jìn)行調(diào)查分析。但是 滑坡發(fā)生時往往當(dāng)?shù)氐牡缆繁粨p毀，短時間內(nèi)很難進(jìn)入災(zāi)害現(xiàn)場對滑坡進(jìn)行調(diào)查，而且很 多時候畫皮具有分布廣泛的特點(diǎn)，傳統(tǒng)的現(xiàn)場勘測的方法很難再短時間內(nèi)對滑坡信息進(jìn)行 提取。因此新的對滑坡進(jìn)行快速準(zhǔn)確提取的方法得到發(fā)展。隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)的發(fā)展，可以 獲取的衛(wèi)星影像分辨率越來越高，且衛(wèi)星遙感技術(shù)具有快速、準(zhǔn)確覆蓋范圍大等特點(diǎn)，在這 種條件下，通過遙感手段對滑坡信息進(jìn)行提取的技術(shù)越來越受到中外學(xué)者的關(guān)注。然而影 響滑坡的因素比較復(fù)雜，包括地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)條件和植被等，任何 因素都可能引起改變斜坡外形的變化，導(dǎo)致巖土性質(zhì)惡化。另外，滑坡災(zāi)害發(fā)生后往往伴隨 陰雨云霧等惡劣天氣，給光學(xué)遙感觀測帶來了極大的不便，因此合成孔徑雷達(dá)（Synthetic Aperture Radar，SAR)以它可以全天時、全天候的獲取數(shù)據(jù)且不受云雨霧等自然條件影響 的優(yōu)勢在對滑坡信息進(jìn)行提取中得到高度的重視。
[0004] 然而由于SAR影像中陰影、疊掩等特點(diǎn)，現(xiàn)階段國內(nèi)外對于基于SAR圖像提取地形 復(fù)雜區(qū)域的滑坡信息還有很多不足，現(xiàn)有的信息提取研宄也主要集中于災(zāi)害信息提取，不 能較明確的區(qū)分滑坡和非滑坡區(qū)域，如何利用SAR圖像提取地形復(fù)雜區(qū)域的滑坡信息是現(xiàn) 有技術(shù)需要解決的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于SAR圖像的滑坡信息提取 方法，以實(shí)現(xiàn)地形復(fù)雜地區(qū)突發(fā)性大面積滑坡的提取。
[0006] 為實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明一種基于SAR圖像的滑坡信息提取方法，其特征在 于，包括以下步驟：
[0007] (1)、獲取原始SAR圖像
[0008] 在同一監(jiān)測點(diǎn)，分別獲取滑坡災(zāi)害發(fā)生前、后兩幅原始SAR圖像；
[0009] (2)、對原始SAR圖像進(jìn)行預(yù)處理
[0010] 對兩幅原始SAR圖像分別進(jìn)行輻射校正、濾波、幾何校正和配準(zhǔn)，得到兩幅基準(zhǔn) SAR圖像；
[0011] (3)、獲取差值圖像
[0012] 對兩幅基準(zhǔn)SAR圖像進(jìn)行變化檢測，獲取到差值圖像；
[0013] (4)、獲取紋理灰度圖像
[0014] 先利用差值圖像生成灰度共生矩陣，再利用共生矩陣計(jì)算出六種紋理灰度特征圖 像，最后通過巴氏距離算法計(jì)算六種紋理灰度特征圖，選取其中三個巴氏距離最大的紋理 灰度特征圖像，并按照灰度值比例組合成一幅紋理灰度圖；
[0015] (5)、提取滑坡信息
[0016] 利用期望極大化算法計(jì)算紋理灰度圖像，提取出紋理灰度圖像中的滑坡區(qū)域和非 滑坡區(qū)域。
[0017] 本發(fā)明的發(fā)明目的是這樣實(shí)現(xiàn)的：
[0018] 本發(fā)明基于SAR圖像的滑坡信息提取方法，通過機(jī)載或星載文星獲取災(zāi)前、災(zāi)后 兩幅原始SAR圖像，對原始SAR圖像進(jìn)行預(yù)處理后，得到基準(zhǔn)SAR圖像，再對基準(zhǔn)SAR圖像 進(jìn)行變化檢測，得到差值圖像，再對差值圖像進(jìn)行紋理灰度信息計(jì)算，包括熵值、角二階矩、 對比度、均勾性、均值和方差六種紋理灰度特征。利用巴氏距離（Bhattacharyya)選擇出識 別滑坡效果最好的三個特征，融合成一幅圖像。最后，結(jié)合滑坡在SAR圖像中的特點(diǎn)，利用 EM算法確定比例系數(shù)和閾值，設(shè)定閾值范圍內(nèi)的信息為滑坡信息，從而提取出滑坡信息。本 發(fā)明利用滑坡在SAR圖像中的特點(diǎn)，結(jié)合SAR圖像的紋理灰度特征及EM閾值分類算法改進(jìn) 了對于SAR圖像滑坡信息提取的方法，能夠從較復(fù)雜地形的SAR圖像中快速的提取出滑坡 信息。
【附圖說明】
[0019] 圖1是本發(fā)明基于SAR圖像的滑坡信息提取方法流程圖；
[0020] 圖2是兩幅原始SAR圖像；
[0021] 圖3是對原始SAR圖像進(jìn)行預(yù)處理之后的基準(zhǔn)SAR圖像；
[0022] 圖4是差值圖像；
[0023] 圖5是六種紋理灰度特征圖像；
[0024] 圖6是滑坡信息提取效果圖。
【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員更好地 理解本發(fā)明。需要特別提醒注意的是，在以下的描述中，當(dāng)已知功能和設(shè)計(jì)的詳細(xì)描述也許 會淡化本發(fā)明的主要內(nèi)容時，這些描述在這里將被忽略。
[0026] 實(shí)施例
[0027] 圖1是本發(fā)明基于SAR圖像的滑坡信息提取方法流程圖。
[0028] 在本實(shí)施例中，如圖1所示，本發(fā)明一種基于SAR圖像的滑坡信息提取方法，包括 以下步驟：
[0029] S1、獲取原始SAR圖像
[0030] 在同一監(jiān)測點(diǎn)，通過機(jī)載或星載衛(wèi)星分別獲取滑坡災(zāi)害發(fā)生前、后兩幅原始SAR 圖像。
[0031] 在本實(shí)施例中，可以通過Radarsat-2衛(wèi)星獲取C波段的高分辨率SAR圖像。如圖 2所示，兩幅原始SAR圖像均為分辨率為3mX 5m的Radarsat-2C波段圖像，其中，圖2 (a)是 滑坡災(zāi)害發(fā)生前的原始SAR圖像，圖2 (b)是滑坡災(zāi)害發(fā)生后的原始SAR圖像；從圖像上可 以看出，此處地形非常復(fù)雜，包