[發(fā)明專利]一種非線性高光譜影像混合像元分解方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910009496.1
• 申請日: 2019-01-04
• 公開（公告）號: CN109800690B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設計）人: 曾溢良;藍金輝
• 申請（專利權(quán)）人: 北京科技大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

本發(fā)明提供一種非線性高光譜影像混合像元分解方法及裝置，能夠提高混合像元分解精度。所述方法包括：將混合像元中端元光譜信息作為非微擾項、不同光譜間的相互作用當作微擾項，對混合像元進行非線性數(shù)學描述，構(gòu)建滿足自洽性的非線性光譜關聯(lián)混合模型；以光譜團簇作為雜質(zhì)，將非線性光譜關聯(lián)混合模型映射到雜質(zhì)模型上，構(gòu)建雜質(zhì)模型的超晶格局域格林函數(shù)進行求解，得到端元成分和端元豐度估計結(jié)果；根據(jù)得到的端元成分和端元豐度估計結(jié)果，利用密度峰值聚類方法進行估計端元的聚類，將同類的估計端元進行合并。本發(fā)明涉及遙感圖像處理技術(shù)領域。

技術(shù)領域

本發(fā)明涉及遙感圖像處理技術(shù)領域，特別是指一種非線性高光譜影像混合像元分解方法及裝置。

背景技術(shù)

高光譜遙感相機作為衛(wèi)星遙感系統(tǒng)重要載荷之一，具有光譜信息豐富、光譜分辨率高等優(yōu)點，在環(huán)境監(jiān)測與災害評估、農(nóng)作物和植被的精細分類、海洋資源普查、巖礦的探測和識別、非法種植調(diào)查等民用領域以及軍事目標偵察、偽裝與反偽裝、打擊效果評估等軍用領域中，都具有廣泛的應用前景。但是較低空間分辨率和地物復雜多樣性導致混合像元的存在，使亞像元級目標的快速精確探測與分類變得非常困難，極大地限制了高光譜數(shù)據(jù)定量化應用的發(fā)展。因此，如何降低混合像元的影響，快速準確地提取混合像元中的感興趣亞像元目標信息，對于提升高光譜影像數(shù)據(jù)定量化應用精度具有重要的現(xiàn)實意義。

目前解決高光譜影像混合像元問題最為有效的方法為混合像元分解，混合像元分解指從實際光譜數(shù)據(jù)中提取各種地物成分(端元)以及各成分所占的比例(豐度)的方法。端元提取和豐度估計是混合像元分解的兩個重要的過程。端元提取指在混合圖像中提取出各種成分。豐度估計指對每種估計出來的端元物質(zhì)的比例加以估計。進行混合像元分解的重要步驟就是建立合理有效的光譜混合模型。

光譜混合模型一般可以分為線性光譜混合模型和非線性光譜混合模型。線性模型能夠滿足較低空間分辨率的遙感影像光譜分解需求，但是隨著空間分辨率的提高，光子在微觀尺度混合成分間多次散射，光譜不再以線性方式疊加，需要使用非線性光譜混合模型進行描述。

但是，在現(xiàn)有非線性混合模型進行光譜分解的方法中，從計算方法的角度去解譯時，物理意義不足且需要精確的獲得實際地物的混合比例才能有效的獲得訓練參數(shù)。同時非線性模型的通用性較差，存在參數(shù)的選擇所需算法運行時間長、算法執(zhí)行效率低等問題，并且光譜分解精度較低，難以滿足實際應用需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種非線性高光譜影像混合像元分解方法及裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)所存在的高光譜像元混合模型物理意義不明確，導致混合像元分解精度差的問題。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明實施例提供一種非線性高光譜影像混合像元分解方法，包括：

將混合像元中端元光譜信息作為非微擾項、不同光譜間的相互作用當作微擾項，對混合像元進行非線性數(shù)學描述，構(gòu)建滿足自洽性的非線性光譜關聯(lián)混合模型；

以光譜團簇作為雜質(zhì)，將非線性光譜關聯(lián)混合模型映射到雜質(zhì)模型上，構(gòu)建雜質(zhì)模型的超晶格局域格林函數(shù)進行求解，得到端元成分和端元豐度估計結(jié)果；

根據(jù)得到的端元成分和端元豐度估計結(jié)果，利用密度峰值聚類方法進行估計端元的聚類，將同類的估計端元進行合并。

進一步地，所述將混合像元中端元光譜信息作為非微擾項、不同光譜間的相互作用當作微擾項，對混合像元進行非線性數(shù)學描述，構(gòu)建滿足自洽性的非線性光譜關聯(lián)混合模型包括：

將混合像元中端元光譜信息作為非微擾項、不同光譜間的相互作用當作微擾項，得到哈密頓量，哈密頓量表示為：

H＝H₀+H₁

其中，H表示哈密頓量，H₀表示非微擾項，H₁表示微擾項；