[發(fā)明專利]一種高光譜圖像的波段選擇方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410426002.7
• 申請日: 2014-08-26
• 公開（公告）號: CN104268582B
• 公開（公告）日: 2017-07-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張兵;孫旭;高連如;高建威;于浩洋
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院遙感與數(shù)字地球研究所
• 主分類號: G06K9/64
• 分類號: G06K9/64
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感領(lǐng)域，尤其涉及一種高光譜圖像的波段選擇方法及裝置。

背景技術(shù)

高光譜遙感圖像是遙感領(lǐng)域常見的一種圖像，可以用作對地面目標的分類，例如，得到某一區(qū)域內(nèi)的高光譜遙感圖像，通過一定的方法，確定圖像中的每個像元的類別標簽(例如植被、裸土、道路等)。

高光譜圖像的相鄰波段的數(shù)據(jù)之間往往具有很強的相關(guān)性，所以，會降低高光譜圖像中像元的分類精度，例如，本應分類為植被的像元，被劃分到道路一類中。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明實施例提供了一種高光譜圖像的波段選擇方法及裝置，目的在于解決因相鄰波段數(shù)據(jù)的強相關(guān)性而導致的高光譜圖像中像元的分類精度低的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實施例提供了以下技術(shù)方案：

本發(fā)明實施例提供了一種高光譜圖像的波段選擇方法，包括：

獲取待選波段的距離矩陣，所述距離矩陣的元素為所述待選波段中的任意兩個波段之間的距離；

利用所述距離矩陣構(gòu)造目標函數(shù)及其約束條件；

確定所述目標函數(shù)在所述約束條件下的最優(yōu)化解，所述最優(yōu)化解為從所述待選波段中選出的、兩兩之間距離最大的波段的集合，所述最優(yōu)化解用于獲取高光譜圖像。

可選地，所述利用所述距離矩陣構(gòu)造目標函數(shù)及其約束條件包括：

利用距離矩陣D＝[D_ij]∈R^L×L，構(gòu)造其中，為目標函數(shù)，D_ij＝d(b_i,b_j)，為約束條件，其意義為：保證在L個x_i中恰好有K個為1，即L個波段中恰好有K個被選擇，x_i表示波段b_i是否被選擇，若被選擇，則x_i＝1，否則x_i＝0。

可選地，所述確定所述目標函數(shù)在所述約束條件下的最優(yōu)化解包括：

初始化本次最優(yōu)目標函數(shù)值F₀＝Inf、最優(yōu)波段集以及選定波段集

通過螞蟻a選擇長度為K的路徑的方式，選定波段集a，所述波段集a中包括K個波段，其中，a＝1、2……A，A為大于零的整數(shù)，K為大于零的整數(shù)；

依據(jù)A個波段集，計算目標函數(shù)值

如果f<F₀，則更新F₀＝f，B₀＝B₁，所述B₀為所述目標函數(shù)的最優(yōu)化解。

可選地，所述通過螞蟻a選擇長度為K的路徑的方式，選定波段集a中的任意一個波段的方法包括：

計算螞蟻a的轉(zhuǎn)移概率其中τ_i＝ρτ_i+Δτ_i,τ_i的初始值為τ_i＝1(i＝1,2,…,L)；

計算螞蟻a的轉(zhuǎn)移概率的分布

生成隨機數(shù)r，選擇大于r的最小的轉(zhuǎn)移概率的分布P_i對應的下標i為本次選定的波段的編號i；

更新B₁＝B₁∪{i}，B₂＝B₂/{i}，其中，B₂為待選波段集，其初始值為B₂＝{1,2,…,L}，其中1,2,…,L為待選波段的序號。

可選地，獲取待選波段的距離矩陣包括：

使用距離公式，依次計算所述待選波段中兩兩波段間的距離，所述距離公式包括歐氏距離公式、余弦距離公式、KL散度Kullback–Leibler divergence公式或者互信息量公式；

使用所述兩兩波段間的距離，形成距離矩陣。

本發(fā)明實施例還提供了一種高光譜圖像的波段選擇裝置，包括：

距離矩陣獲取模塊，用于獲取待選波段的距離矩陣，所述距離矩陣的元素為所述待選波段中的任意兩個波段之間的距離；

函數(shù)構(gòu)造模塊，用于利用所述距離矩陣構(gòu)造目標函數(shù)及其約束條件；

最優(yōu)化解模塊，用于確定所述目標函數(shù)在所述約束條件下的最優(yōu)化解，所述最優(yōu)化解為從所述待選波段中選出的、兩兩之間距離最大的波段的集合，所述最優(yōu)化解用于獲取高光譜圖像。

可選地，所述函數(shù)構(gòu)造模塊用于利用所述距離矩陣構(gòu)造目標函數(shù)及其約束條件包括：