Uma metodologia para a detecção de mudanças em imagens multitemporais de sensoriamento remoto empregando Support Vector Machines

Abstract

Esta tese investiga uma abordagem supervisionada para o problema da detecção de mudanças em imagens multitemporais de sensoriamento remoto empregando Support Vector Machines (SVM) com o uso dos kernels polinomial e gaussiano (RBF). A proposta metodológica está baseada na diferença das imagens-fração produzidas para cada data. Em imagens de cenas naturais a diferença nas frações de solo e vegetação tendem a apresentar uma distribuição simétrica em torno da origem. Esse fato pode ser usado para modelar duas distribuições normais multivariadas: mudança e não-mudança. O algoritmo Expectation-Maximization (EM) é implementado para estimar os parâmetros (vetor de médias, matriz de covariância e probabilidade a priori) associados a essas duas distribuições. Amostras aleatórias são extraídas dessas distribuições e usadas para treinar o classificador SVM nesta abordagem supervisionada. A metodologia proposta realiza testes com o uso de conjuntos de dados multitemporais de imagens multiespectrais TM-Landsat, que cobrem a mesma cena em duas datas diferentes. Os resultados são comparados com outros procedimentos, incluindo trabalhos anteriores, um conjunto de dados sintéticos e o classificador SVM One-Class.

In this thesis, we investigate a supervised approach to change detection in remote sensing multi-temporal image data by applying Support Vector Machines (SVM) technique using polynomial kernel and Gaussian kernel (RBF). The methodology is based on the difference-fraction images produced for two dates. In natural scenes, the difference in the fractions such as vegetation and bare soil occurring in two different dates tend to present a distribution symmetric around the origin of the coordinate system. This fact can be used to model two normal multivariate distributions: class change and no-change. The Expectation-Maximization algorithm (EM) is implemented to estimate the parameters (mean vector, covariance matrix and a priori probability) associated with these two distributions. Random samples are drawn from these distributions and used to train the SVM classifier in this supervised approach.The proposed methodology performs tests using multi-temporal TMLandsat multispectral image data covering the same scene in two different dates. The results are compared to other procedures including previous work, a synthetic data set and SVM One-Class.