[發(fā)明專利]一種利用光譜遙感圖像識(shí)別海上人工設(shè)施的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710958291.9
• 申請(qǐng)日: 2017-10-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107704835B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-10-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳進(jìn);詹明;劉翔;暢磊;陳東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京市遙感信息研究所
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/46
• 代理公司: 長(zhǎng)沙楚為知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 43217
• 代理人: 李大為

1.一種利用光譜遙感圖像識(shí)別海上人工設(shè)施的方法，其特征在于：包括如下步驟：

(1)背景分析：獲取所要檢測(cè)人工設(shè)施的相關(guān)信息，包括大小、形狀和材質(zhì)；

(2)異常檢測(cè)：根據(jù)步驟(1)中獲取的所要檢測(cè)人工設(shè)施的大小與遙感圖像空間分辨率大小的對(duì)比，分為純像素異常檢測(cè)和亞像素異常檢測(cè)，將檢測(cè)出的異常結(jié)果根據(jù)人工設(shè)施的大小進(jìn)行初步篩選，濾除過(guò)大和過(guò)小的結(jié)果，剩余的檢測(cè)結(jié)果即為疑似目標(biāo)；

(3)光譜特征提取：由于海水的光譜曲線較為平緩，而水下礁灘在近紅外部分幾乎不反射任何光線，因此水下礁灘的光譜曲線在近紅外部分會(huì)有明顯下降梯度,所以采用近紅外波段與紅波段的波段比值用于鑒別水下礁灘與海水；由于海上人工設(shè)施與水上礁灘的光譜沒(méi)有固定的差異，且不同材質(zhì)的礁灘光譜曲線變化復(fù)雜，因此采用光譜導(dǎo)數(shù)挖掘海上人工設(shè)施與水上礁灘的光譜鑒別特征；最后，采用特征選擇方法對(duì)波段比值與光譜導(dǎo)數(shù)特征進(jìn)行篩選，得到有效的光譜特征；

步驟(3)中，特征選擇方法是選擇海上人工設(shè)施內(nèi)部差異小和與非人工設(shè)施間差異大的特征，非人工設(shè)施包括海水、水下礁灘、水上礁灘，其中選擇與非人工設(shè)施間差異和海上人工設(shè)施內(nèi)部差異比值較大的一組特征參與后續(xù)的光譜匹配；

(4)圖像特征提取：海上人工設(shè)施具有明顯的幾何特征，由于紅波段圖像受大氣散射的影響較小，地物影像清晰，對(duì)人文地物判讀有利，不同地質(zhì)構(gòu)造的邊界在圖像上有顯示的反映，因此只在紅波段圖像對(duì)海上人工設(shè)施進(jìn)行幾何特征的提取；

(5)由于海上人工設(shè)施必須同時(shí)具備露出海面以及一定形狀的特點(diǎn)，因此采用步驟(3)得到的光譜特征和步驟(4)得到的圖像特征與步驟(2)得到的疑似目標(biāo)進(jìn)行光譜匹配和圖像匹配，當(dāng)同時(shí)滿足光譜匹配和圖像匹配條件的疑似目標(biāo)即為人工設(shè)施。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光譜遙感圖像識(shí)別海上人工設(shè)施的方法，其特征在于，所述背景分析前對(duì)高光譜數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)預(yù)處理，采用包括去除水吸收波段的方法去除噪聲過(guò)大的波段。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光譜遙感圖像識(shí)別海上人工設(shè)施的方法，其特征在于，步驟(3)中的一階光譜導(dǎo)數(shù)定義為：

其中Δλ＝λ_j-λ_i，s(λ_j)是指波段j處的光譜值，s(λ_i)是指波段i處的光譜值；

二階光譜導(dǎo)數(shù)定義為：

其中Δλ＝λ_k-λ_j-λ_i；s(λ_k)是指波段k處的光譜值

其他高階的光譜導(dǎo)數(shù)也可以用類似的方法獲取，定義如下：

其中：s(λ_i+n)是指波段i+n處的光譜值。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光譜遙感圖像識(shí)別海上人工設(shè)施的方法，其特征在于，步驟(4)中海上人工設(shè)施進(jìn)行幾何特征提取的方法：

利用霍夫變換提取線特征和圓特征，霍夫變換線特征提取利用極坐標(biāo)系直線用參數(shù)極徑和極角(r，θ)表示，由于對(duì)于每一個(gè)給定點(diǎn)，所有通過(guò)它的直線將在極坐標(biāo)系得到一條正弦曲線，如果比較多的正弦曲線相交于一點(diǎn)，則認(rèn)為這些點(diǎn)構(gòu)成了一條直線；

霍夫變換圓特征提取利用極坐標(biāo)系直線用參數(shù)極徑和圓心點(diǎn)(r，x,y)表示，由于對(duì)于每一個(gè)給定點(diǎn)，所有通過(guò)它的直線將在極坐標(biāo)系得到一條正弦曲線，如果比較多的正弦曲線相交于一點(diǎn)，則認(rèn)為這些點(diǎn)構(gòu)成了一條直線。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種利用光譜遙感圖像識(shí)別海上人工設(shè)施的方法，其特征在于，步驟(5)中：光譜匹配是根據(jù)步驟(3)得到的已知海上人工設(shè)施的光譜特征與疑似目標(biāo)進(jìn)行歐式距離計(jì)算匹配，如果距離較近，在已知海上人工設(shè)施內(nèi)部動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，則在光譜方面具有高度相似性；

圖像匹配是根據(jù)步驟(4)得到的已知海上人工設(shè)施的幾何特征，如果疑似目標(biāo)的幾何特征在已知海上人工設(shè)施內(nèi)部動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)，則在圖像方面具有高度相似性；

如果疑似目標(biāo)在光譜和圖像方面均與已知海上人工設(shè)施具有高度相似性，則認(rèn)為疑似目標(biāo)為人工設(shè)施，否則為非人工設(shè)施。