[發明專利]一種基于多光譜數據的物體識別方法和裝置

有效

• 申請號: 201010611248.3
• 申請日: 2010-12-29
• 公開（公告）號: CN102156872A
• 公開（公告）日: 2011-08-17
• 發明（設計）人: 沈琳琳
• 申請（專利權）人: 深圳大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62;G01S7/48
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 易釗

技術領域

本發明涉及光譜識別領域，更具體地說，涉及一種基于多光譜數據的物體識別方法和裝置。

背景技術

多光譜數據目前在高空雷達成像中應用比較多。在通過不同波長的紅外波獲取不同地物的多光譜數據后，需要根據這些數據對地物的種類，如房屋、森林、草地等進行識別。由于多光譜數據量大，而數據的種類標定非常繁瑣，所以不需訓練或者只需少量訓練樣本的識別方法顯得尤為重要。如果采用原始光譜數據進行識別，其中的噪聲會大大影響準確率。為此，采用數學工具從這些多光譜數據抽取具有較大類間差異的特征，對于識別準確率顯得尤為重要。

如果將多光譜數據中地物的空間位置作為X，Y平面，紅外光譜的波長作為Z軸，則多光譜響應是一個三維空間的數據。由于相同地物在相同波段應該具有類似的光譜響應，識別系統采用的數學工具應該能夠同時抽取物體在X，Y空間、光譜波長Z軸、以及聯合X、Y、Z空間變化的特性，從而能夠最大程度上代表物體的特性，并加以區分。

目前，研究人員已經對基于多光譜數據的物體識別方法進行了一定的研究，并取得了一定的成果。有研究人員采用二維Gabor小波先在同一波段的X-Y平面提取物體特征，然后將該不同波段的特征通過比較來獲得三維空間信息。在該方法中，物體的特征表述在X-Y空間和Z軸是分步得到的，該信息沒有同時捕捉物體在三維空間的變化。有研究人員采用三維Gabor小波同時抽取了物體在X-Y平面、光譜Z軸、以及聯合X、Y、Z空間的變化特性，然后將物體分成若干小塊，將塊內的特征統計作為物體的整體描述。由于采用了統計方法，該特征在空間的分辨率不高，且該表述并沒有用到Gabor小波的虛部，特征大大弱化。其他一些方法主要直接采用光譜特性作為識別依據，由于數據中大量噪聲的存在，往往需要復雜的分類器，并且需要大量的訓練樣本才能達到較好的識別效果。

綜上所述，目前傳統的技術方案的缺點大致如下：

1.直接采用具有大量噪聲的光譜數據作為識別依據，需要復雜的分類器和大量的訓練數據；

2.從光譜響應抽取特征時，不能同時抽取物體在X-Y平面、光譜Z軸、以及聯合X、Y、Z空間的變化特性，特征表述不能很好的代表物體特性；

3.能同時抽取X-Y-Z空間變化特性的方法的空間分辨率低，且沒有用到Gabor小波的虛部，特征大大弱化。

發明內容

本發明要解決的技術問題在于，針對現有技術的上述缺陷，提供一種能夠從具有大量噪聲的多光譜數據中同時抽取物體在X-Y平面、光譜Z軸、以及聯合X、Y、Z空間的變化特性；并在抽取具有代表性的物體特性的同時，保留其在三維空間的較高分辨率，從而達到準確的識別效果的基于多光譜數據的物體識別方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：構造一種基于多光譜數據的物體識別方法，包括

S1.獲取待識別物體的多光譜數據；

S2.生成多個三維Gabor小波；

S3.將所述多光譜數據和所述多個三維Gabor小波進行卷積操作，以得到多個Gabor響應；

S4.基于所述多個Gabor響應生成多個識別Gabor特征；

S5.基于所述多個識別Gabor特征識別所述待識別物體。

在本發明所述的基于多光譜數據的物體識別方法中，所述步驟S4進一步包括：

S41.基于設定參數從所述多個Gabor響應獲取多個待選Gabor特征；

S42.使用訓練數據從所述多個待選Gabor特征中選擇識別準確率最高的待選Gabor特征加入到已選Gabor特征中；

S43.從剩余的所述多個待選Gabor特征中選擇與所述已選Gabor特征融合后獲得最大準確率增量的待選Gabor特征；

S44.判斷所述最大準確率增量是否大于設定閾值，如果是執行步驟S45，否則執行步驟S46；

S45.將選擇的所述待選Gabor特征加入到已選Gabor特征中，并返回到步驟S43；

在本發明所述的基于多光譜數據的物體識別方法中，所述設定參數包括幅值、相位和/或角度。

在本發明所述的基于多光譜數據的物體識別方法中，使用前向搜索或者后向搜索從所述多個Gabor響應生成所述多個識別Gabor特征。

在本發明所述的基于多光譜數據的物體識別方法中，所述多個識別Gabor特征包括所述待識別物體在X-Y平面、光譜Z軸、以及X、Y、Z空間中特定頻率和方向的信號變化特性。

在本發明所述的基于多光譜數據的物體識別方法中，所述三維Gabor小波的生成函數為：

生成的所述三維