[發(fā)明專利]一種利用互補信息的改進(jìn)型高光譜RX異常檢測方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310393341.5
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN103456011A
• 公開（公告）日: 2013-12-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭寶峰;徐鈺明;吳香偉;彭冬亮;谷雨;左燕
• 申請（專利權(quán)）人: 杭州電子科技大學(xué)
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200
• 代理人: 杜軍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于一種利用互補信息的改進(jìn)型高光譜RX異常檢測方法，屬于高光譜數(shù)據(jù)處理方法與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域，適用于高光譜數(shù)據(jù)目標(biāo)檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

高光譜遙感影像將傳統(tǒng)的空間圖像維信息與反映地物輻射特性的光譜維信息有機地融為一體，具有很高的光譜分辨率，為地物精細(xì)目標(biāo)檢測提供了良好的條件。高光譜影像目標(biāo)檢測技術(shù)伴隨著成像光譜技術(shù)的發(fā)展而興起，在遙感影像應(yīng)用領(lǐng)域具有非常重要的意義。通常目標(biāo)檢測算法需要運用一定程度的場景先驗知識，包括專家知識、光譜曲線等先驗影像信息。然而在實際運用中，這些先驗知識很難獲取。并且目前仍缺乏有效的光譜反演算法，光譜曲線庫也有待完善，因此無需先驗知識的異常檢測算法，在遙感影像應(yīng)用領(lǐng)域具有非常重要的意義。

異常檢測算法將高光譜圖像中的小目標(biāo)視為一定分布條件下的奇異點，通過特定處理使變換后數(shù)據(jù)中的目標(biāo)點突出，進(jìn)而自動檢測出異常目標(biāo)。其中最具代表性的方法就是Reed和Yu提出的RX方法。它假設(shè)局部背景服從多元正態(tài)分布，通過估計局部背景的協(xié)方差矩陣來描述背景模型。類似算法還有UTD算法，該算法把RX算法中的匹配信號由量測信號替換為均勻向量。Chang等人在經(jīng)典RX算法的基礎(chǔ)上提出了很多改進(jìn)算法，例如采用相關(guān)系數(shù)矩陣等方法來描述背景模型，進(jìn)而得到改進(jìn)的檢測算子，它們主要包括有CRXD、NRXD等。實際應(yīng)用中直接運用RX檢測算子，進(jìn)行高分辨率影像異常目標(biāo)檢測時，往往檢測效果不佳，會產(chǎn)生很多虛警區(qū)域。局部背景中用于估計協(xié)方差矩陣的樣本個數(shù)不足、樣本的非單一性以及易受到異常數(shù)據(jù)的“污染”等因素都會嚴(yán)重影響背景協(xié)方差矩陣的估計，使得估計的協(xié)方差矩陣不能夠準(zhǔn)確描述背景模型，從而導(dǎo)致RX算法的檢測性能下降。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出一種基于決策級融合的RX高光譜影像異常檢測方法。

本發(fā)明方法包括以下步驟：

1）高光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理。

將光譜圖像各個波段以灰度圖實現(xiàn)顯示，對各個波段的光譜圖像進(jìn)行目視檢查，確定由于大氣吸收、折射和散射因素的作用對光譜數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大影響的異常波段和由于其他因素對光譜數(shù)據(jù)產(chǎn)生較大噪聲的異常波段，所述異常波段指無法成像顯示地物特征波段，對異常波段做直接剔除處理。數(shù)據(jù)預(yù)處理的方法為：

data₁＝pre_processing(data₁)，data₂＝pre_processing(data₂)

2)圖像的配準(zhǔn)。

首先對可見近紅外和短波紅外圖像進(jìn)行圖像配準(zhǔn)和圖像濾波。然后對配準(zhǔn)后的短波紅外圖像與可見近紅外圖像分別進(jìn)行RX異常檢測處理，獲取一個初步?jīng)Q策，得到兩幅檢測的二值圖像。選擇相同的虛警率作為初步?jīng)Q策的融合標(biāo)準(zhǔn)，運用RX異常檢測方法：

out₁＝RX(data₁，XJ)，out₂＝RX(data₂,XJ)

得到的初步目標(biāo)判決結(jié)果。

以下為RX異常檢測方法：

對于像元個數(shù)為N、圖像維數(shù)為B的高分辨率圖像數(shù)據(jù)，假設(shè)觀測像元表示一個維數(shù)為B的光譜矢量x，其中x＝[x₁,x₂,...,x_B]，則相應(yīng)的二值目標(biāo)檢測假設(shè)模型如下：

H₀:x(n)＝x⁰(n)??????（1）

H₁:x(n)＝x⁰(n)+t

其中，x⁰(n)代表非目標(biāo)背景像元，t代表目標(biāo)像元，H₀表示為背景雜波的假設(shè)，H₁表示含有目標(biāo)的假設(shè)。

在二值統(tǒng)計模型基礎(chǔ)上，采用廣義似然比檢驗方法可以推演得出RX檢測算子，其表達(dá)式為：