[發(fā)明專利]基于自適應(yīng)的高光譜最優(yōu)波段選擇方法和裝置

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201911027959.3
• 申請(qǐng)日: 2019-10-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110781831A
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉暢;王廣平;王靜
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京環(huán)境特性研究所
• 主分類號(hào): G06K9/00
• 分類號(hào): G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 11609 北京格允知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 周嬌嬌

本發(fā)明涉及一種基于自適應(yīng)的高光譜最優(yōu)波段選擇方法、裝置、設(shè)備和計(jì)算機(jī)可存儲(chǔ)介質(zhì)，其中方法包括以下步驟：獲取高光譜圖像數(shù)據(jù)；計(jì)算高光譜圖像數(shù)據(jù)中每個(gè)波段圖像與前后波段圖像的相關(guān)系數(shù)，以及每個(gè)波段的圖像像素標(biāo)準(zhǔn)差，并根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)和圖像像素標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算波段指數(shù)；將各個(gè)波段指數(shù)進(jìn)行由大到小的排列，選出排列在前面的預(yù)設(shè)數(shù)量的波段作為最優(yōu)波段。本發(fā)明有效解決樣本有限的前提下高光譜波段間冗余信息大的問(wèn)題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高光譜數(shù)據(jù)處理領(lǐng)域，尤其涉及一種基于自適應(yīng)的高光譜最優(yōu)波段選擇方法、裝置、設(shè)備和計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

由于高光譜圖像數(shù)據(jù)維數(shù)高、數(shù)據(jù)量大、波段間數(shù)據(jù)冗余性大，會(huì)出現(xiàn)休斯(Hughes)現(xiàn)象，即在樣本點(diǎn)數(shù)目一定的前提下，隨著特征維數(shù)的增加分類精度會(huì)“先增后降”，這是影響分類精度的一個(gè)重要因素。所以如何抑制Hughes現(xiàn)象的出現(xiàn)成為高光譜數(shù)據(jù)處理的重要內(nèi)容，這就需要研究如何在樣本有限的前提下減少波段間的冗余信息，亦即如何進(jìn)行高光譜最優(yōu)波段選擇。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于，針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述一個(gè)或多個(gè)缺陷，提供一種基于自適應(yīng)的高光譜最優(yōu)波段選擇方法、裝置、設(shè)備和計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，解決樣本有限的前提下高光譜波段間冗余信息大的問(wèn)題。

為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明第一方面提供了一種基于自適應(yīng)的高光譜最優(yōu)波段選擇方法，該方法包括以下步驟：

獲取高光譜圖像數(shù)據(jù)；

計(jì)算高光譜圖像數(shù)據(jù)中每個(gè)波段圖像與前后波段圖像的相關(guān)系數(shù)，以及每個(gè)波段的圖像像素標(biāo)準(zhǔn)差，并根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)和圖像像素標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算波段指數(shù)；

將各個(gè)波段指數(shù)進(jìn)行由大到小的排列，選出排列在前面的預(yù)設(shè)數(shù)量的波段作為最優(yōu)波段。

在根據(jù)本發(fā)明所述的基于自適應(yīng)的高光譜最優(yōu)波段選擇方法中，所述計(jì)算高光譜圖像數(shù)據(jù)中每個(gè)波段圖像與前后波段圖像的相關(guān)系數(shù)具體包括：

通過(guò)以下公式計(jì)算第i個(gè)波段圖像與第i-1個(gè)波段圖像的相關(guān)系數(shù)R_i-1,i，以及第i個(gè)波段圖像與第i+1個(gè)波段圖像的相關(guān)系數(shù)R_i,i+1；

其中，f_i(x,y)是第i幅圖像中像素點(diǎn)(x,y)的像素值，是第i幅圖像的像素平均值；f_j(x,y)是第j幅圖像中像素點(diǎn)(x,y)的像素值，是第j幅圖像的像素平均值；E{}為數(shù)學(xué)期望。

在根據(jù)本發(fā)明所述的基于自適應(yīng)的高光譜最優(yōu)波段選擇方法中，所述方法通過(guò)以下公式計(jì)算每個(gè)波段的圖像像素標(biāo)準(zhǔn)差：

其中，M、N分別是圖像的行、列像素?cái)?shù)，f_i(x,y)是第i幅圖像中像素點(diǎn)(x,y)的像素值，是第i幅圖像的像素平均值。

在根據(jù)本發(fā)明所述的基于自適應(yīng)的高光譜最優(yōu)波段選擇方法中，所述方法通過(guò)以下公式根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)和圖像像素標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算波段指數(shù)：

其中，σ_i為第i個(gè)波段的圖像像素標(biāo)準(zhǔn)差，R_i-1,i為第i個(gè)波段圖像與第i-1個(gè)波段圖像的相關(guān)系數(shù)，R_i,i+1為第i個(gè)波段圖像與第i+1個(gè)波段圖像的相關(guān)系數(shù)。

本發(fā)明第二方面還提供了一種基于自適應(yīng)的高光譜最優(yōu)波段選擇裝置，包括：

圖像數(shù)據(jù)獲取單元，用于獲取高光譜圖像數(shù)據(jù)；

波段指數(shù)計(jì)算單元，用于計(jì)算高光譜圖像數(shù)據(jù)中每個(gè)波段圖像與前后波段圖像的相關(guān)系數(shù)，以及每個(gè)波段的圖像像素標(biāo)準(zhǔn)差，并根據(jù)所述相關(guān)系數(shù)和圖像像素標(biāo)準(zhǔn)差計(jì)算波段指數(shù)；