[發明專利]一種基于元胞自動機的遙感影像非監督分類方法

有效

• 申請號: 201110227460.4
• 申請日: 2011-08-10
• 公開（公告）號: CN102254187A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發明（設計）人: 王海軍;何青青;張文婷;賀三維
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: G06K9/62
• 分類號: G06K9/62
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 張火春

1.一種基于元胞自動機的遙感影像非監督分類方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、在柵格空間下計算元胞自動機鄰居元胞對中心元胞的隸屬度，該步驟包括如下子步驟：

S1-1、確定待分類遙感影像中柵格空間的大小，并利用地圖代數的距離變換計算柵格空間中各鄰居元胞對中心元胞的距離，其中，柵格空間的一個柵格對應遙感影像的一個像素，即為一個元胞；中心元胞為柵格空間中的每一像素；

S1-2、根據地物之間的相互作用，通過引進模糊系統，計算柵格空間中鄰居元胞對中心元胞的隸屬度；

S2、對待分類遙感影像進行非監督分類，該步驟進一步包括以下子步驟：

S2-1、讀取待分類遙感影像的灰度值到矩陣????????????????????????????????????????????????中，根據待分類遙感影像的特征確定其聚類數目n，并隨機確定各聚類中心的初始值，且；其中：即為待分類遙感影像的元胞空間，M、N分別為待分類遙感影像的長、寬像素大小，n為自然數且，k取1、2、…n，i取1、2、…M，j取1、2、…N，和分別表示待分類遙感影像所有像素灰度值中的最小灰度和最大灰度；

S2-2、根據公式計算t時刻待分類遙感影像中各中心元胞距各類聚類中心的距離，如果中心元胞在t時刻到第m類聚類中心的距離小于其到其他聚類中心的距離，則該元胞屬于第m類聚類中心，即t時刻元胞的狀態值；根據公式計算t時刻待分類遙感影像中各中心元胞的鄰居元胞到各類聚類中心的距離，中心元胞的鄰居元胞在t時刻到第m類聚類中心的距離小于到其他聚類中心的距離，則該鄰居元胞屬于第m類；其中：為各中心元胞的灰度值，為各中心元胞的鄰居元胞的灰度值，為t時刻第k類聚類中心的灰度值，i取1、2、…M，j取1、2、…N，k取1、2、…n，m為自然數且，||…||表示距離運算；

S2-3、根據步驟S1中得到的鄰居元胞對中心元胞的隸屬度，并根據轉換規則確定各中心元胞在t+1時刻的狀態，所述的轉換規則如下：

；

其中：和分別為t+1時刻和t時刻中心元胞的狀態；為中心元胞的圓形鄰居元胞中屬于第k類聚類中心的最大隸屬度，i取1、2、…M，j取1、2、…N，k為自然數且；為所有元胞的圓形鄰居屬于某一類聚類中心的最大隸屬度和的集合；為根據遙感影像質量和分類目所設定的閾值，其值介于0到1之間；?

S2-4、根據公式求取t+1時刻待分類遙感影像的新的聚類中心；其中：為t+1時刻第k類聚類中心的灰度值，k取1、2、…n；為中心元胞的灰度值，i取1、2、…M，j取1、2、…N；為t+1時刻屬于第k類聚類中心的中心元胞灰度集，k取1、2、…n；為在t+1時刻屬于第k類聚類中心的元胞數；

S2-5、判斷t+1時刻和t時刻待分類遙感影像中同一類聚類中心的接近程度，如果公式成立，k取1、2、…n，或者當迭代次數超過預先設定的最大迭代次數時，則迭代結束，執行步驟S3，否則，重新執行步驟S2-1；其中：為設定的收斂閾值；

S3、根據步驟S2所得的待分類遙感影像的聚類中心結果，分別將各類聚類中心值取整后賦給不同類別的所有元胞，即得到所有元胞的狀態矩陣，并輸出狀態矩陣，即得到已分類的結果影像。

2.根據權利要求1所述的基于元胞自動機的遙感影像非監督分類方法，其特征在于：

所述的步驟S1-2中柵格空間中鄰居元胞對中心元胞的隸屬度通過隸屬度函數得到，其中，隸屬度函數為高斯型隸屬度函數。

3.根據權利要求1或2所述的基于元胞自動機的遙感影像非監督分類方法，其特征在于：

所述的步驟S2-2中，中心元胞距各類聚類中心的距離和中心元胞的鄰居元胞距各類聚類中心的距離均為歐式距離。