[發明專利]融合空間關系語義的高分辨率遙感圖像檢索方法

無效

• 申請號: 200910032456.5
• 申請日: 2009-07-08
• 公開（公告）號: CN101692224A
• 公開（公告）日: 2010-04-07
• 發明（設計）人: 汪閩;萬其明
• 申請（專利權）人: 南京師范大學
• 主分類號: G06F17/30
• 分類號: G06F17/30
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.融合空間關系語義的高分辨率遙感圖像檢索方法，包括遙感圖像的離線處理和遙感圖像的在線檢索兩部分；其中：

遙感圖像的離線處理，其步驟是：

(a)主成分變換

將多波段圖像，采用圖像主成分變換對圖像進行處理，獲取圖像主成分變換圖像；

(b)基于五叉樹的圖像分解與視覺特征提取

對圖像主成分變換圖像采用五叉樹分解法進行圖像分塊；分塊之后，提取每個葉子節點圖像的顏色特征、紋理特征；

(c)基于四叉樹的圖像分解以及SVM分類

首先對圖像主成分變換圖像進行四叉樹分塊，再利用SVM對分塊后的葉節點圖像進行分類；具體過程如下：

第一步：對圖像主成分變換圖像采用四叉樹分解法進行圖像分解：設定最小尺度閾值和最小灰度值的方差閾值；首先將圖像主成分變換圖像分成四個大小相同的圖塊，如果各分塊的尺度值小于等于最小尺度閾值則不再分塊，對應四叉樹的節點標記為葉子節點，否則計算塊內像素灰度值的方差，如果小于等于最小灰度值的方差閾值則不再分塊，對應四叉樹的節點標記為葉子節點，否則對該子塊繼續分塊處理，對應四叉樹的節點標記為非葉子節點；以上過程遞歸進行，直到每子塊均不能再分解；

第二步：SVM圖像分類：對圖像主成分變換圖像進行四叉樹分解以后，利用SVM對分塊后的圖像進行分類；為SVM選擇高斯徑向基函數并進行樣本采集和SVM分類器訓練，而后遍歷四叉樹，求得葉節點圖像所對應的原始圖像的各波段灰度均值，根據SVM訓練得到的地物類型，判斷該子塊所屬類別，完成分類過程；

第三步：分類后處理：在進行圖像分類之后，得到由多種類型的圖斑所組成的分類圖，然后對分類圖進行后處理，即去除較小圖斑，其過程如下：根據面積閾值尋找所有的細小圖斑，遍歷所有相鄰的圖斑，如果與其相鄰的所有圖斑地物類型一致，則將該小圖斑的地物類型修改成其周圍圖斑類型；

(d)特征入庫

分別將提取的24維圖像的紋理特征和2維的圖像顏色特征經過歸一化處理之后入庫；所述歸一化處理為極值歸一化：

Vnew=Vold-min(Vold)max(Vold)-min(Vold)]]>

式中，V_new表示歸一化后的向量值，V_old表示歸一化前的向量值，min(V_old)、max(V_old)分別表示某一特征向量在數據庫中的最小值，最大值；通過上式將各特征向量的值都映射到[0，1]區間；

對于語義特征，對圖像主成分變換圖像利用四叉樹分解和SVM分類以及分類處理之后，得到分類結果圖，該分類結果圖是由分類后的圖斑組成的；將圖像主成分變換圖像經五叉樹分解之后尺寸大于256×256的子圖像與該分類結果圖進行空間疊置，即可以得到每個子圖像所包含的分類圖斑信息；據此即可獲得該子圖像的空間對象語義；用一個二進制串來存儲該子圖像的對象語義信息；

此外，為獲取該子圖像的空間關系語義特征，對分類的圖斑給予唯一標識，并建立、存儲圖斑間的拓撲鄰接關系信息；

在特征入庫階段，采用關系數據庫對視覺特征、語義特征進行存儲；

遙感圖像的在線檢索，其步驟為：

(a)基于對象語義的語義粗檢索：

第一步：語義查詢：用一個字符串來表示圖像包含的對象語義信息；

第二步：語義解析：根據用戶指定的對象語義信息遍歷圖像數據庫，進行字符串匹配，檢索出包含了用戶指定的對象類別的所有圖像；

(b)基于空間關系語義和視覺特征的精檢索

第一步：選擇模板圖像，即從語義粗檢索出的所有圖像中選擇一幅圖像作為模板圖像；

第二步：視覺特征匹配：分別從數據庫中讀取模板圖像和數據庫中待匹配圖像的視覺特征，建立對應的直方圖；根據直方圖相交計算原理，計算兩幅圖像的視覺特征的相似性大小；

第三步：空間關系語義匹配：通過SVM分類，已獲取了四叉樹中每個子塊的語義類別，且存儲了子塊內的圖斑間鄰接關系，為此可以根據這些信息計算圖像之間的空間關系相似性；

具體過程如下：設定分類類別數，建立空間關系直方圖，其橫軸表示對象類別組合，縱軸表示面積累加值；對于每個待考察圖斑，獲取其對象類別，遍歷所有與其具有相鄰關系的圖斑，同樣獲取這些圖斑的類別信息；將相鄰圖斑的面積加到空間關系直方圖對應對象類別組合的柱子上；依次考察每個圖斑，執行上述操作；對所有圖斑遍歷一次，就可得到該圖像的空間關系直方圖；分別構建模板圖像和待匹配圖像所包含對象之間的空間關系直方圖，最后同樣利用直方圖相交方法計算兩者的空間關系的相似性；

第四步：綜合兩幅圖像的視覺相似性和空間關系相似性，用兩者的加權平均值來表示兩幅圖像的綜合相似性大小，指定相似性閾值，將粗檢索結果中與用戶選擇的模板圖像相似性大于該閾值的圖像返回，完成整個檢索過程。