IR-MAD介绍

MAD（Multivariate Alteration Detection）算法是由Allan Nielsen提出的，其数学本质主要是多元统计分析中的（Canonical Correlation Analysis）CCA以及波段差值运算，但该算法仍然不能完全改善目前多元遥感影像处理中的局限性，所以Morton Canty和Allan Nielsen在MAD算法的基础上，结合EM算法，研究并提出了IR-MAD（the iteratively reweighted multivariate alteration detection，迭代加权多元检测）算法。

IR-MAD是一种检测多元影像变化的方法,它因在双时态、多变量和超变量影像数据挖掘中,能够高效捕捉到不稳定点的变化情况、准确的获取变化信息以及受到外界因素影响较小等特点,在多元影像检测变化中被广泛应用。IR-MAD核心思想是每个像元初始权重为1，每一次迭代均赋予2幅影像中每个像元新的权重，通过计算，未发生变化的像元具有较大的权重，最终得到的权重是决定各个像元是否发生变化的依据。若干次迭代后，每个像元的权重会趋于稳定直到变化小于设定的阈值或不再变化则停止迭代。

由于IR-MAD原理复杂，本文未详细介绍，仅给出IR-MAD工具使用方法。IR-MAD原理详情可参阅：Nielsen A A. The regularized iteratively reweighted MAD method for change detection in multi-and hyperspectral data[J]. IEEE Transactions on Image processing, 2007, 16(2): 463-478。

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安装方法

方法1：使用 ENVI App Store 进行 ENVI 扩展工具的安装与管理。

App Store 下载地址：envi.geoscene.cn/appstore

方法2：手动下载 https://envi.geoscene.cn/appstore/irmad10511

下载 zip 压缩包并解压，将得到的 extensions 和 custom_code 文件夹拷贝到如下 ENVI 安装路径，覆盖同名文件夹即可：

• ENVI 5.3 - C:\Program Files\Exelis\ENVI53\

• ENVI 5.4 及以上 - C:\Program Files\Harris\ENVI5x\

重启 ENVI 即可使用。

使用说明

一．启动

在Tool Box中，打开/ Extensions/IR-MAD Change Detection，工具界面如下图所示。

图 IR-MAD变化检测工具参数面板

二．参数设置

Input Time1 Raster：输入的第一时相的遥感影像，若影像有背景值，请将背景值设置为data ignore value。

Input Time2 Raster：输入的第二时相的遥感影像,若影像有背景值，请将背景值设置为data ignore value。

Max Iteration：最大迭代次数，当权重变化小于此值时迭代结束，若未达到最大迭代次数时权重变化未小于设定的Delta Criterion值也停止迭代。

Delta Criterion：变化收敛阈值，当权重变化小于此阈值时迭代结束。

Display Result：是否在ENVI中显示分类结果，默认为“Yes”

Output Raster：IR-MAD变化检测结果。

三、IR-MAD变化检测示例

图：左图为第一时相，右图为第二时相

使用默认参数设置，得到IR-MAD变化检测结果。IR-MAD输出结果是一灰度影像，值越大，说明两期影像地物发生变化的可能性越大、变化程度越高（IR-MAD变化检测结果）。对于IR-MAD变化检测结果，我们也可以通过一定的自动阈值分割方法，如OTSU算法、Tsai算法、Kapur算法等，或者通过目视手动设置阈值提取变化区域（IR-MAD应用阈值提取变化区域）。

图：左为IR-MAD变化检测结果，右为IR-MAD应用阈值提取变化区域