[發(fā)明專利]一種高光譜圖像顯著度圖構(gòu)造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201711163643.8
• 申請日: 2017-11-20
• 公開（公告）號: CN107944456A
• 公開（公告）日: 2018-04-20
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 許毅平;田巖;王康嫚
• 申請（專利權(quán)）人: 華中科技大學
• 主分類號: G06K9/46
• 分類號: G06K9/46
• 代理公司: 華中科技大學專利中心42201
• 代理人: 曹葆青,李智

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙感圖像處理方法，具體涉及高光譜圖像目標探測以及高光譜圖像顯著度計算方法。

背景技術(shù)

高光譜圖像的目標檢測和提取是一個重要的分支，也是一個難點。面對復雜多變的目標環(huán)境，在對高光譜圖像進行目標檢測時，如果對于全部數(shù)據(jù)以相同的方法處理，即將目標檢測的方法用于圖像中所有的像素，處理速度會十分耗時，而且效率低，難以達到實時處理的要求，已經(jīng)嚴重制約了高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展。就目前的高光譜遙感技術(shù)的發(fā)展狀況來看，海量的高光譜遙感數(shù)據(jù)并沒有被充分處理和挖掘，信息處理遠遠不能滿足實時需要。如何快速處理龐大的高光譜圖像數(shù)據(jù)成為一個富有挑戰(zhàn)的課題。

從心理學和認知科學可知，人們在觀察一幅圖像時，人的視覺系統(tǒng)能快速地將注意力集中在某個或某幾個顯著的區(qū)域，這些顯著的區(qū)域往往是感興趣的區(qū)域。利用這種智能處理方式——人類視覺系統(tǒng)中的視覺注意機制迅速選擇少數(shù)幾個區(qū)域進行優(yōu)先處理，將提取出的目標區(qū)域進行分析，賦予高光譜圖像處理系統(tǒng)一定的自主選擇能力，進行有效的信息提取，避免了計算浪費，降低了分析難度，可以大幅度地提高當前的光譜圖像處理系統(tǒng)的運行效率，實現(xiàn)目標情報分析以及海量數(shù)據(jù)快速篩選等功能，滿足大量的實時高效實際的應用。

為了提取圖像中的顯著區(qū)域，通常先通過計算圖像中每個像素的顯著度值，得到圖像的顯著度圖，然后對該顯著度圖進行取閾值分割處理，得到一個二值化圖像的分割結(jié)果，從而將感興趣的目標提取出來。

常用的視覺注意顯著度計算方法主要面向自然圖像，面向高光譜圖像的較少；L.Itti and C.Koch提出ITTI方法(L.Itti and C.Koch，“Model of saliency-based visual attention for rapid scene analysis”，IEEE Trans.on Pattern Analysis and Machine Intelligence，vol.20，no.11，pp.1254-1259，1998.)，該方法采用亮度、顏色和方向等低級視覺特征，是經(jīng)典的基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的顯著度計算方法，但該方法只考慮了局部顯著性，沒有考慮全局顯著性和先驗信息；

Harel J，Koch C，Perona P.提出GBVS方法(Harel J，Koch C，Perona P.Graph-based visual saliency[J].AdvancesinNeuralInformationProcessingSystems，2007，19：545-552.)，該方法采用基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的顯著度計算方法，與ITTI方法不同的是考慮了全局顯著性，但沒有考慮先驗信息。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種高光譜圖像顯著度圖構(gòu)造方法，解決現(xiàn)有基于視覺注意的顯著度計算方法沒有綜合考慮全局顯著性和先驗信息的問題，以增加特定目標的顯著度。

本發(fā)明所提供的一種高光譜圖像顯著度圖構(gòu)造方法，包括提取初級視覺光譜特征步驟、計算數(shù)據(jù)驅(qū)動顯著度步驟、提取目標光譜先驗特征步驟、計算先驗驅(qū)動顯著度步驟和形成綜合顯著度步驟，其特征在于：

(1)提取初級視覺光譜特征步驟：

提取高光譜圖像I的初級視覺光譜特征，高光譜圖像I的大小為M×N，波段數(shù)為L；初級視覺光譜特征包括光譜能量DF₁(x，y)、光譜極值DF₂(x，y)和光譜結(jié)構(gòu)DF₃(x，y)；包括下述子步驟：

(1.1)計算光譜能量：對于高光譜圖像中的每個像元I(x，y)，其光譜能量DF₁(x，y)為像元在光譜各波段的能量總和：

其中，I_l(x，y)為像元I(x，y)在第l波段的輻射強度；所有像元的光譜能量構(gòu)成光譜能量圖DF₁；

(1.2)計算光譜極值：所述光譜極值DF₂(x，y)為該像元所有波段中輻射強度的最大值：

DF₂(x，y)＝max{I_l(x，y)，(l＝1，...，L)}；

所有像元的光譜極值構(gòu)成光譜極值圖DF₂；

(1.3)計算光譜結(jié)構(gòu)：所述光譜結(jié)構(gòu)DF₃(x，y)為一個1×L的矢量，用于描述像元在不同波段的能量分布，采用歸一化處理后，DF₃(x，y)為：