[發(fā)明專利]基于空間聚類信息修正的高光譜圖像識(shí)別方法

在審

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• 申請日: 2019-07-30
• 公開（公告）號: CN110414438A
• 公開（公告）日: 2019-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉凱;趙琛;張血琴;郭裕鈞;吳廣寧;高國強(qiáng);曹保江;李春茂
• 申請（專利權(quán)）人: 西南交通大學(xué)
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62;G06T5/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務(wù)所(普通合伙) 51229
• 代理人: 何凡

1.基于空間聚類信息修正的高光譜圖像識(shí)別方法，其特征在于，包括：

S1、獲取無人機(jī)采集的輸電線纜四周設(shè)定范圍內(nèi)的高光譜圖像，并采用黑白校正方法對高光譜圖像進(jìn)行校正；

S2、對預(yù)設(shè)比例的校正后高光譜圖像中每類物品進(jìn)行標(biāo)記作為訓(xùn)練樣本集，余下校正后高光譜圖像作為測試樣本集；

S3、針對每類物品從訓(xùn)練樣本集的高光譜圖像中采集設(shè)定數(shù)量的譜線，并采用競爭性自適應(yīng)重加權(quán)算法提取每類物品譜線的特征譜段；

S4、將每類物品的特征譜段輸入SVM分類器，進(jìn)行交叉訓(xùn)練得到每類物品的最優(yōu)分類C和g值，并采用最優(yōu)分類C和g值更新SVM模型的模型參數(shù)；

S5、根據(jù)特征譜段，提取測試樣本集內(nèi)高光譜圖像中譜線對應(yīng)的特征譜段，并將其輸入SVM模型得到測試樣本集中高光譜圖像中物品的初級分類；

S6、在測試樣本集的高光譜圖像中設(shè)置若干連通域，并根據(jù)初步分類判斷連通域中同類物品的像素點(diǎn)數(shù)量是否大于設(shè)定閾值，若是，則將對應(yīng)像素點(diǎn)標(biāo)記為高可信度像素點(diǎn)，否則不標(biāo)記；

S7、根據(jù)標(biāo)記的高可信度像素點(diǎn)，采用小窗口模型對高光譜圖像所有窗口內(nèi)的像素點(diǎn)進(jìn)行修正，得到更新后的物品分類。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間聚類信息修正的高光譜圖像識(shí)別方法，其特征在于，所述根據(jù)標(biāo)記的高可信度像素點(diǎn)，采用小窗口模型對高光譜圖像所有窗口內(nèi)的像素點(diǎn)進(jìn)行修正，得到更新后的物品分類進(jìn)一步包括：

A1、采用滑窗的方式判斷高光譜圖像中窗口內(nèi)的圖像灰度差異是否低于灰度閾值；若是，進(jìn)入步驟A2，否則進(jìn)入步驟A4；

A2、則表明窗口內(nèi)物品屬于同一類，之后判斷窗口內(nèi)是否存在高可信度的像素點(diǎn)，若存在，則進(jìn)入步驟A3，否則進(jìn)入步驟A4；

A3、將窗口內(nèi)其他像素點(diǎn)修正為與高可信度像素點(diǎn)對應(yīng)的物品，并進(jìn)入步驟A4；

A4、判斷高光譜圖像滑窗是否完成，若是，輸出最終的物品分類結(jié)果，否則返回步驟A1。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間聚類信息修正的高光譜圖像識(shí)別方法，其特征在于，還包括根據(jù)訓(xùn)練樣本集中每類物品的特征譜段，對測試樣本集中高光譜圖像進(jìn)行空間信息修正，步驟S7中的高光譜圖像為進(jìn)行空間信息修正后的高光譜圖像。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于空間聚類信息修正的高光譜圖像識(shí)別方法，其特征在于，根據(jù)每類物品的特征譜段，對測試樣本集中高光譜圖像進(jìn)行空間信息修正進(jìn)一步包括：

根據(jù)每類物品的特征譜段，對測試樣本集中高光譜圖像的光譜譜段的反射率進(jìn)行修正：

其中，X_g為擬灰度特征向量；a₁，a₂，…a_n分別為n個(gè)特征譜段對應(yīng)的權(quán)重值；x₁，x₂，…x_n為n維光譜特征譜段的反射率，r為次方；

采用空間過濾算法減少同類物品間的灰度差異：

v_k＝||γ(X_i-x_ik)||

其中，w為修正窗口邊長，X_i為中心像素；{x_i1,…x_ik}為以X_i為中心像素的窗口內(nèi)像素集合，v_k為用于譜段過濾的權(quán)重，k為修正窗口內(nèi)像素個(gè)數(shù)；i為第i個(gè)修正窗口；γ為過濾程度系數(shù)；||.||為取絕對值。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于空間聚類信息修正的高光譜圖像識(shí)別方法，其特征在于，采用黑白校正方法對高光譜圖像進(jìn)行校正進(jìn)一步包括：

在拍攝平地上放置白板，將拍攝的白板圖像作為白板文件圖像；

將相機(jī)鏡頭蓋至相機(jī)上，相機(jī)處于開啟狀態(tài)，以鏡頭全遮蓋為黑板拍攝的圖像為黑板文件圖像；

根據(jù)采集的白板文件圖像和黑板文件圖像，對高光譜圖像進(jìn)行校正：

其中，I_white為白板文件圖像；I_dark為黑板文件圖像；I_raw為校正前的高光譜圖像；R_cal為校正后的高光譜圖像。