[發(fā)明專利]基于聚類自適應(yīng)窗高光譜圖像異常檢測(cè)方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201611257226.5
• 申請(qǐng)日: 2016-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN106600602B
• 公開（公告）日: 2019-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 滕藝丹;張鈞萍;江碧濤;張曄;時(shí)春雨;鐘圣唯
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): G06T7/00
• 分類號(hào): G06T7/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.基于聚類自適應(yīng)窗高光譜圖像異常檢測(cè)方法，該高光譜圖像異常檢測(cè)方法的具體過程為：

步驟1、對(duì)高光譜圖像進(jìn)行光譜維主成分分析，生成光譜子空間，實(shí)現(xiàn)光譜維的降維；

步驟2、對(duì)每個(gè)待檢測(cè)像素生成自適應(yīng)窗；生成的自適應(yīng)窗為二值矩陣，二值矩陣的中心與待測(cè)像素重合，矩陣內(nèi)為“1”的像素表示高光譜圖像中為同質(zhì)背景區(qū)域的像素，用于計(jì)算參考背景的統(tǒng)計(jì)特性，矩陣內(nèi)為“0”的像素表示高光譜圖像中為非同質(zhì)背景區(qū)域的像素，不用于計(jì)算參考背景的統(tǒng)計(jì)特性；

步驟3、利用步驟1獲取的主成分分析結(jié)果和橢圓等高模型對(duì)自適應(yīng)窗內(nèi)進(jìn)行背景對(duì)數(shù)似然估計(jì)，檢測(cè)出異常像元，將目標(biāo)置為“1”，背景置為“0”，生成初步的檢測(cè)結(jié)果矩陣；

步驟4、利用形態(tài)學(xué)濾波進(jìn)行后處理，得到最終的檢測(cè)矩陣結(jié)果；

步驟1所述對(duì)高光譜圖像進(jìn)行光譜維主成分分析的具體過程為：

步驟1-1、對(duì)高光譜圖像矩陣進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化變換；

步驟1-2、獲取變換后的相關(guān)矩陣；

步驟1-3、獲取相關(guān)矩陣的特征根，確定高光譜圖像的主成分；

步驟2所述對(duì)每個(gè)待檢測(cè)像素生成自適應(yīng)窗的具體過程為：

步驟2-1、對(duì)每一個(gè)待測(cè)像素生成一個(gè)w×w的自適應(yīng)窗，將自適應(yīng)窗的中心初始化為“1”，其他區(qū)域初始化為“0”；

步驟2-2、利用皮爾遜準(zhǔn)則和均方根誤差最小化方法對(duì)高光譜圖像進(jìn)行解混，并確定端元數(shù)N；

步驟2-3、利用K均值聚類方法將高光譜圖像劃分為N類，并對(duì)所有像素添加類別標(biāo)簽；

步驟2-4、比較自適應(yīng)窗范圍內(nèi)像素和中心點(diǎn)的類別標(biāo)簽，將自適應(yīng)窗中與中心像素標(biāo)簽一致的像素置為“1”，獲得每個(gè)像素的最終自適應(yīng)窗；

其特征在于，步驟3所述檢測(cè)出異常像元，生成初步的檢測(cè)結(jié)果矩陣，具體過程為：

步驟3-1、將目標(biāo)檢測(cè)矩陣初始化為“0”；

步驟3-2、分別對(duì)每一個(gè)像素類所在的自適應(yīng)窗采用橢圓等高分布進(jìn)行建模，獲得每一類橢圓等高分布的參數(shù)p_b(x)：

其中，x表示像素點(diǎn)，μ為自適應(yīng)窗內(nèi)矩陣的均值，C為窗矩陣的協(xié)方差矩陣，v為可選擇的參數(shù)，d為高光譜圖像降維后保留的主成分個(gè)數(shù)；

步驟3-3、按照背景對(duì)數(shù)似然估計(jì)函數(shù)對(duì)于每一個(gè)像素點(diǎn)求異常值：

D(x)＝-log(1/p_b(x))；

步驟3-4、根據(jù)給定閾值篩選出異常像元，將異常值大于給定閾值的置為“1”，獲得初步的檢測(cè)結(jié)果矩陣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于聚類自適應(yīng)窗高光譜圖像異常檢測(cè)方法，其特征在于，步驟4所述利用形態(tài)學(xué)濾波進(jìn)行后處理的具體過程為：

步驟4-1、根據(jù)高光譜圖像空間分辨率，獲得待檢測(cè)目標(biāo)最大可能值m×n；

步驟4-2、生成m×n的結(jié)構(gòu)元素，利用該結(jié)構(gòu)元素對(duì)檢測(cè)矩陣進(jìn)行形態(tài)學(xué)開操作；

步驟4-3、用原始目標(biāo)檢測(cè)矩陣減去形態(tài)學(xué)開操作后的目標(biāo)檢測(cè)矩陣，得到最終的檢測(cè)矩陣結(jié)果。