[發明專利]一種高光譜圖像虛擬維數估計方法

在審

• 申請號: 202011184925.8
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112330620A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 孫康;陳金勇;李方方;王敏;王士成;帥通
• 申請（專利權）人: 中國電子科技集團公司第五十四研究所
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00
• 代理公司: 河北東尚律師事務所 13124
• 代理人: 王文慶

本發明公開了一種高光譜圖像虛擬維數估計方法，屬于遙感圖像處理領域。其包括以下步驟：計算高光譜圖像的協方差矩陣；計算高光譜圖像的噪聲協方差矩陣；根據圖像協方差矩陣及噪聲協方差矩陣，分別計算特征值向量；計算噪聲協方差矩陣特征值向量的平均值；對圖像協方差矩陣特征值向量進行從大到小排序；依次對比圖像協方差矩陣的各個特征值與前述平均值的大小關系，大于等于平均值的特征值的數目即為高光譜圖像的虛擬維數。本發明在進行高光譜圖像虛擬維數估計時考慮了圖像的噪聲因素，能夠減小噪聲對虛擬維數估計的影響；同時，本發明方法無需任何參數設置，可實現自動化估計。

技術領域

本發明屬于遙感圖像處理技術領域，具體涉及一種高光譜圖像虛擬維數估計方法。

背景技術

高光譜遙感光譜分辨率可達到納米級，所獲取的數據能夠提供豐富的地物細節，在國民經濟各領域獲得了廣泛應用。高光譜圖像各波段間存在較高的相關性和冗余度，這使得估計高維數據的空間分布變得更加困難，數據量急劇增大導致計算量增加，因而通過降低數據維數來提取出有用的特征顯得十分必要。維數降低到何種程度才能既反映出了高維數據的本質特性，又最大化的除去了數據的冗余信息已成為廣泛關注的問題，該問題即為高光譜圖像虛擬維數估計問題。

虛擬維數的估算目前已經有了一定的研究，其中大部分方法對圖像的噪聲影響考慮較少，同時需要一定的人工參數，導致不能自動的進行虛擬維數的估計。因此，研究自動化的高光譜影像虛擬維數估計問題具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供對噪聲不敏感、自動化的一種高光譜圖像虛擬維數估計方法，其通過比較圖像的協方差矩陣和噪聲協方差矩陣的特征值的關系，獲取高光譜影像虛擬維數的估計。

本發明采用的技術方案為：

一種高光譜圖像虛擬維數估計方法，包括以下步驟：

步驟1，計算高光譜圖像的協方差矩陣K，所述高光譜圖像的總波段數為L；

步驟2，計算高光譜圖像的噪聲協方差矩陣Q；

步驟3，根據協方差矩陣K及噪聲協方差矩陣Q，分別計算特征值向量和

步驟4，計算的平均值

步驟5，對特征值進行從大到小排序；

步驟6，依次對比中各個特征值與的大小關系，將中特征值大于等于的特征值的數目記為n，該數目n即為高光譜圖像的虛擬維數。

進一步的，所述步驟1的具體方式為：

步驟1a，將第i個波段的高光譜圖像記為其中，w,h分別為高光譜圖像的寬和高；

步驟1b，按照下式計算高光譜圖像的協方差矩陣K：

其中，k_ij為高光譜圖像中第i波段圖像和第j波段圖像的內積。

進一步的，所述步驟2的具體方式為：

步驟2a，將第i個波段的高光譜圖像記為其中，w,h分別為高光譜圖像的寬和高；

步驟2b，對第i個波段的高光譜圖像估計其噪聲圖像Sⁱ：

其中，和分別為將沿水平方向和豎直方向平移一個像素后的圖像；

步驟2c，重復步驟2b，直至獲得L個波段的噪聲圖像S¹,S²,…,S^L：

步驟2d，計算L個噪聲圖像S¹,S²,…,S^L的協方差矩陣Q：