[發明專利]融合空間方位關系語義的遙感圖像檢索方法

無效

• 申請號: 201010176447.6
• 申請日: 2010-05-18
• 公開（公告）號: CN101877007A
• 公開（公告）日: 2010-11-03
• 發明（設計）人: 汪閩;萬其明;張大騫;張青峰;宋騰義;顧禮斌
• 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: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 程化銘

1.一種融合空間方位關系語義的遙感圖像檢索方法，其步驟如下：

一、離線數據準備

(1)主成分變換；

(2)基于五叉樹的圖像分解與視覺特征提取；

(3)圖像分割以及SVM分類；

(4)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；

二、在線圖像檢索

(1)基于對象語義的語義粗檢索；

(2)按照下列步驟進行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；根據第一步檢索返回的語義粗檢索結果，用戶從其中選擇一幅圖像作為模板圖像；

第二步：視覺特征匹配；

第三步：對象語義特征匹配。定義一個直方圖來表示圖像的對象語義信息，橫坐標表示地物類型，縱坐標表示對應的地物占圖像的面積比例，最后依據直方圖相似性計算的原理，采用直方圖相交方法，求得兩幅圖像的對象語義信息之間的相似性；

第四步：計算視覺特征與語義特征的綜合相似性，利用下列公式計算模板圖像與粗檢索結果集合中的圖像的視覺特征和對象語義特征的相似度S(Q，I)，

S(Q，I)＝W_visionS_vision+W_objectS_object

其中W_vision、W_object為圖像的視覺相似性和對象語義特征相似性，W_vision和W_objct分別兩者的權重，用戶可以設定其大小，默認值分別為0.5、0.5；如果S(Q，I)大于設定的閾值，則對該圖像納入返回的最后結果集，否則，處理下一幅；

第五步：方位關系語義相似性匹配；在提取圖像方位關系時，事先將圖像分成了13個子圖像，然后提取其中每幅子圖像的地物分布情況，構建方位關系直方圖，縱坐標為對應地物的相對面積，橫坐標代表13個子圖像的8種地物類型；采用直方圖相交方法計算兩幅影像的空間關系相似性；最后按空間關系相似性將第四步所返回的圖像根據空間關系相似性大小進行降序排序，最后返回給用戶，完成整個檢索過程。

2.根據權利要求1所述的融合空間方位關系語義的遙感圖像檢索方法，其特征是：

所述圖像分割以及SVM分類，具體過程如下：

第一步圖像分割：采用光譜、形狀特征結合的圖像分割方法對PCA圖像進行分割；

第二步SVM圖像分類：采用SVM對分割后的圖像進行分類；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，而后遍歷所有圖斑，得到圖斑對應的原始圖像的各波段灰度均值，根據SVM訓練得到的分類模型，判斷該子塊所屬類別，完成分類過程；

第三步分類后處理：根據某個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；而后，對人工地物圖斑進行形態學開、閉運算，將細長形狀的線狀人工地物分離出來，作為道路；利用長寬比和矩形度區分面狀水體和線狀水體，即將大于某個長寬比閾值且小于某個矩形度閾值的水體圖斑作為線狀水體，剩余的作為面狀水體；最終將地物分成面狀水體、線狀水體、一般植被、山地植被、居民地、道路、裸地、云霧8個類別。

3.根據權利要求1所述的融合空間方位關系語義的遙感圖像檢索方法，其特征是：

所述特征入庫，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，具體是：

24維圖像的紋理特征和2維的圖像顏色特征的歸一化處理采用的是極值歸一化，將各特征向量的值都映射到[0，1]區間，

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

其中：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；

圖像對象語義的入庫存儲方式如下：

對PCA圖像利用圖像分割、SVM分類以及分類處理之后，得到一張分類結果圖，將PCA圖像經五叉樹分解之后尺寸大于512×512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，從而獲得子圖像的空間對象語義，用一個二進制串來存儲對象語義信息；

圖像方位關系語義的提取與入庫存儲方法如下：

1)將圖像平均分成3×3共計9幅大小相同的子圖像，同時以子塊邊界交點為中心，再劃分四幅子圖像，共計13幅子圖像；

2)統計13幅子圖像中每幅圖像中各種地物在圖像中所占的面積比例；

3)按照從0到12的順序，構建各種地物在圖像中所占的面積比例字符串并存儲。