[發(fā)明專利]一種基于形狀自適應(yīng)鄰域的遙感圖像特征提取方法

無(wú)效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910038437.3
• 申請(qǐng)日: 2009-04-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101533475A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-09-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張鴻生;李巖;邱文峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 華南師范大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/46
• 分類號(hào): G06K9/46;G01C11/04
• 代理公司: 廣州粵高專利代理有限公司
• 代理人: 林麗明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感圖像處理領(lǐng)域中一種圖像特征提取的方法，它是一種基于形狀自適應(yīng)鄰域的遙感圖像特征提取方法。

背景技術(shù)

遙感(Remote?Sensing，RS)是20世紀(jì)60年代初發(fā)展起來(lái)的一種航空攝影為基礎(chǔ)的對(duì)地綜合觀測(cè)技術(shù)。如今，遙感的應(yīng)用已滲透到人類生存的自然界和社會(huì)生活的各個(gè)方面，其應(yīng)用效果取決于遙感圖像處理的水平，遙感圖像處理的一般流程圖如圖3，其中，遙感圖像處理中的“特征選擇”主要是在光譜波段中根據(jù)需求進(jìn)行選擇，特征提取是整個(gè)遙感圖像處理過(guò)程中的關(guān)鍵步驟，所提取出目標(biāo)特征的有效性將直接影響圖像分類和目標(biāo)識(shí)別的精度，而影響遙感應(yīng)用的最終效果。

傳統(tǒng)的特征提取方法可從以下的三個(gè)層次進(jìn)行歸納：特征層、方法層和抽象層。其中，特征層是指可提取的基本特征類型，包括：光譜特征、紋理特征和形狀特征；方法層是用于提取特征層中的特征而采用的方法，具體包含有光譜分析方法、紋理分析方法和形狀分析方法；而抽象層則表示方法層中的方法具體應(yīng)用的對(duì)象，即處理對(duì)象。傳統(tǒng)的方法在抽象層中有四種基本的處理對(duì)象：?jiǎn)蝹€(gè)像素、像素的規(guī)則鄰域、圖像的規(guī)則分塊和分割出的對(duì)象。對(duì)單個(gè)像素只能應(yīng)用光譜分析方法，從而只能提取光譜特征；對(duì)像素的規(guī)則鄰域和圖像的規(guī)則分塊可進(jìn)行光譜分析和紋理分析，即可提取出光譜特征和紋理特征；對(duì)分割出的對(duì)象進(jìn)行處理，可進(jìn)行光譜分析、紋理分析和形狀分析，從而可提取出光譜特征、紋理特征和形狀特征。近年來(lái)，這種類型的處理單元用于正在盛行的面向?qū)ο筮b感圖像分類方法中。然而，對(duì)于圖像分塊或分割出的對(duì)象，原始的分割并不能從光譜、紋理和形狀等各種特征綜合分析而確定象元的歸屬，使得圖像分塊或?qū)ο髮?huì)包含有一些錯(cuò)分的象元。特別是一些在模糊邊界中地物的混合像素，它們分割處理中被當(dāng)作一個(gè)整體，錯(cuò)分象元不易得到正確的修正。

由此看出，已有的特征提取方法存在兩個(gè)不足：1)傳統(tǒng)的特征提取方法不能完整的提取出光譜特征、紋理特征和形狀特征；2)面向?qū)ο蟮姆治龇椒ú荒芎芎玫奶幚淼匚镞吔缁旌舷袼氐姆诸悊?wèn)題。

認(rèn)知心理學(xué)是一門研究人類認(rèn)知過(guò)程中的心理行為過(guò)程的學(xué)科，根據(jù)認(rèn)知心理學(xué)的研究，人類的認(rèn)知過(guò)程包含以下一系列過(guò)程：注意、感覺(jué)、知覺(jué)、記憶、表象和推理。在視覺(jué)行為過(guò)程中，任何場(chǎng)景進(jìn)入人眼視網(wǎng)膜，它是先采取選擇性的注意來(lái)分析圖像；再通過(guò)感覺(jué)和知覺(jué)等后續(xù)處理過(guò)程對(duì)圖像進(jìn)行分析；最后，完成對(duì)圖像的辨識(shí)。而這種選擇性的注意是根據(jù)圖像的亮度差異，在視網(wǎng)膜的不同細(xì)胞形成不同的刺激來(lái)完成。受這種注意機(jī)制的視覺(jué)認(rèn)知心理的啟發(fā)，本發(fā)明在特征提取方法中的抽象層提出了一種新方法，即：首先在分析一個(gè)像素的特征時(shí)采用其形狀自適應(yīng)鄰域進(jìn)行分析，而一個(gè)像素的形狀自適應(yīng)鄰域則取決于其周圍像素的顏色特征和形狀特征；然后，再對(duì)其進(jìn)行光譜特征、紋理特征和形狀特征提取；最后，將其用于圖像分類或者目標(biāo)識(shí)別。

發(fā)明的內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述問(wèn)題，提供一種既能提取遙感圖像的光譜特征、紋理特征和形狀特征，又能較好的處理地物邊緣的模糊像素的基于形狀自適應(yīng)鄰域的遙感圖像特征提取方法。

本發(fā)明采取的技術(shù)方案為：一種基于形狀自適應(yīng)鄰域的遙感圖像特征提取方法，包括如下步驟：

(1)選擇適當(dāng)?shù)牟ǘ谓M成假彩色RGB圖像合成，并轉(zhuǎn)換到HSI顏色空間。

(2)在步驟(1)獲得的圖像的HSI空間上，定義像素異質(zhì)性，對(duì)每一個(gè)像素，生成其形狀自適應(yīng)鄰域(SAN，Shape?Adaptive?Neighborhood)。

(3)對(duì)步驟(2)生成的SAN提取光譜特征，紋理特征和形狀特征，形成多張?zhí)卣鲌D(feature?map)。

(4)對(duì)步驟(3)計(jì)算所得的SAN的三種特征的特征圖進(jìn)行特征級(jí)的數(shù)據(jù)融合，生成鄰域的總體特征。

步驟(1)中，根據(jù)應(yīng)用的需求，采用目視解譯所使用的假彩色合成圖，將其轉(zhuǎn)換到HSI顏色，轉(zhuǎn)換的公式如下：