بخشی از مقاله
چکیده
تشخیص تغییرات صحیح و به موقع عوارض در سطح زمین در مدیریت و استفاده بهتر از منابع طبیعی تاثیر به سزایی دارد. از این رو درسال هاي اخیر روش هاي مختلفی با استفاده از داده هاي سنجش از دور بدین منظور گسترش یافته است. در این نوشتار براي شناسایی تغییرات منطقه اي در آلاسکا در یک بازه زمانی10 ساله از روش موجک استفاده شد. با تقسیم تصویر به پنجرههاي کوچک، اتفقال هر پنجره به فضاي موجک، استخراج پارامترهاي حاصل از توزیع نرمال ساده، استفاده از معیار شباهت kullbach-Leibler و روش حدآستانه گذاري Otsu تقشه نهایی تغییرات حاصل شد. این روش براي براي پنجرههایی با ابعاد مختلف و سطوح متفاوت فضاي موجک تکرار و بهترین نتایج براي ابعاد 16*16 و سطح 1 فضاي موجک حاصل شد. براي ارزیابی این روش، نتایج حاصل از آن با روش طبقهبندي به روش SVM و MLC و اختلاف تصاویر طبقهبندي شده مقایسه گردید که نتایج نشاندهندهي عملکرد قابل قبول روش موجک بودند.
-1 مقدمه
آشکارسازي تغییرات به منظور مدیریت و ارزیابی منابع طبیعی بسیار حائز اهمیت است . نقشه تغییرات را میتوان براساس تصاویر چند زمانه سنجش از دور تهیه کرد. مسئله تشخیص تغییرات را میتوان به صورت یک طبقهبندي دوکلاسه تعریف کرد که در آن کلاسهاي تغییریافته و تغییرنیافته از هم متمایز می شوند. براي تشخیص تغییرات یک منطقه در دو زمان مختلف با استفاده از تصاویر سنجش از دور روشهاي زیادي گسترش یافته است. رایج ترین آنها روشهاي مقایسه تصاویر، ترانسفورمایون و مقایسه پس از طبقهبندي است.
هرکدام از آنها مزایا و معایبی دارند و نمیتوان روشی را به عنوان بهترین روش براي همه کاربردها انتخاب کرد. انتخاب روش و الگوریتم مناسب براي بازیابی و کشف تغییرات در نتایج بدست آمده و تجزیه - وتحلیل نهایی تاثیر قابل ملاحظهاي دارد.[5] روشهاي تشخیص تغییرات را میتوان به دو دسته نظارت شده - استفاده از اطلاعات جانبی و دسترسی به زمین حقیقی - [2] و نظارت نشده - عدم نیاز به دانش اولیه از زمین حقیقی - [3] تقسیم کرد که هرچند دقت روش اول بیشتر از روش دوم است، ولی به دلیل مشکلات موجود در جمع آوري اطلاعات و زمان بر بودن آن، روش دوم پرکاربردتر میباشد.
در روش نظارت نشده تغییرات شناسایی شده در رادیانس دریافتی سنسور میباشد و مستقیما تغییرات زمین را شناسایی نمیکند. در این صورت نویز سنسور ناچیز در نظر گرفته میشود.[8] در این تحقیق ابتدا هر دو تصویر مربوط به دو زمان مختلف به پنجره هایی کوچک تقسیم و هریک از پنجرهها به فضاي موجک منتقل و توزیع چگالی احتمال ضرایب موجک محاسبه شد. سپس با استفاده از معیار kullback - Leibler، شباهت پنجره هاي متناظر مقایسه شد و با روش حدآستانه گذاري Otsuنقشه تغییرات حاصل گردید.
-2 مواد و روشها
در این قسمت بر تعریف فضاي موجک undecimate مروري خواهد شد و سپس روش به کار رفته توضیح داده خواهد شد. تبدیل موجک : undecimation در این تبدیل در روند اعمال تبدیل موجک از کاهش نمونه ها در پیشروي عملیات و افزایش نمونه ها در تبدیل معکوس چشمپوشی میشود . در این صورت تبدیل در هر نقطه از تصویر اعمال و ضرایب جزئی ذخیره میشوند و از ضرایب فرکانس پایین براي سطح بعد استفاده می شود. در این تبدیل سایز آرایه از یک سطح به سطح دیگر تغییر نمیکند. این روش براي حذف نویز مناسب است و بهترین نتایج را در کیفیت بصري میدهد.[1]
تبدیل موجک ایستا یکی از روش هاي تبدیل موجک undecimate است و مهم ترین خاصیت آن ناوردا بودن مکانی است. این روش مشابه تبدیل موجک گسسته می باشد با این تفاوت که عمل زیر نمونهگیري از سیگنال در این روش انجام نمی شود و در عوض فیلترهاي بالا نمونه گیري می شوند.[9] حالت تجزیه تصویر به صورت متوازي السطوح است. در این تحقیق براي انتقال پنجره ها به فضاي موجک از این تبدیل استفاده شد.
منطقه مورد مطالعه:
براي بررسی تغییرات با روش موجک، دو تصویر ماهواره لندست از منطقه اي در آلاسکا با طول جغرافیایی 151,9288تا 153,1206 و عرض جغرافیایی70,5885 تا 70,92736 در دو زمان مختلف 1995 و 2005 انتخاب گردید و تغییرات در این بازه 10 ساله بررسی شد. هرکدام از تصاویر داراي 7 باند بودند و چون این روش براي تک باند انجام میشد یکی از باندها انتخاب گردید. این دو تصویر قبل از ورود به الگوریتم باید هم مرجع شوند و پیش پردازشها روي آنها اعمال شود.
روش پیادهسازي:
در مرحله اول هر دو تصویر به پنجرههاي 24*24 و 16*16 و 8 *8 تقسیم شد و هر پنجره جداگانه وارد عملیات شد. انتخاب سایز این پنجره در خروجی نهایی تاثیرگذار است و میتوان با سعی و خطا تعیین شود. هر چه ابعاد پنجره بزرگتر شود، نتیجه تشخیص تغییرات نرمتر میشود و انتخاب پنجره با ابعاد کوچک نیز در کنار آشکار کردن نتایج با دقت بالاتر، نویز آن را افزایش میدهد. هر پنجره به صورت جداگانه با تبدیل موجک ایستا وارد فضاي موجک شد و هر قسمت تصویر به 4 قسمت تقسیم شد. یک قسمت ضرایب تقریب و سه قسمت جزییات در 3 جهت افقی، عمودي و قطري می-باشد. انتقال به فضاي موجک براي سطح 1 و 2 انجام شد که بهترین نتیجه براي سطح 1 حاصل شد . شکل نمودار هیستوگرام تصویر تقریب شبیه نمودار تصویر اصلی و سه نمودار جزئیات داراي شکل نزدیک به نمودار نرمال هستند.
