[發(fā)明專(zhuān)利]一種高光譜遙感影像分類(lèi)方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110154886.5
• 申請(qǐng)日: 2021-02-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112766227A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-05-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐宏根;吳柯;占燕婷;劉慧澤
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心;中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢）
• 主分類(lèi)號(hào): G06K9/00
• 分類(lèi)號(hào): G06K9/00;G06K9/32;G06K9/46;G06K9/62
• 代理公司: 武漢知產(chǎn)時(shí)代知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 42238
• 代理人: 張毅

本發(fā)明提供了一種高光譜遙感影像分類(lèi)方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，該方法包括以下步驟：從原始高光譜遙感影像中分別獲取各地物類(lèi)型的參考光譜和每個(gè)像元的像元光譜；計(jì)算得到像元光譜與參考光譜之間的光譜角距離；計(jì)算得到像元光譜與參考光譜之間的最優(yōu)光譜特征參數(shù)組合的歐式距離；將光譜角距離與所述歐式距離相結(jié)合，獲得像元光譜與參考光譜之間的最終匹配距離；根據(jù)最終匹配距離判斷影像中每個(gè)像元所屬的地物類(lèi)型，基于像元所屬的地物類(lèi)型輸出原始高光譜遙感影像的分類(lèi)結(jié)果圖，并對(duì)分類(lèi)結(jié)果圖進(jìn)行精度評(píng)價(jià)。本發(fā)明將基于光譜整體特性的光譜角距離和突出光譜局部細(xì)節(jié)特征的組合特征參數(shù)歐式距離相結(jié)合，提高了高光譜遙感影像的分類(lèi)精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及遙感影像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高光譜遙感影像分類(lèi)方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)。

背景技術(shù)

高光譜遙感是在成像光譜學(xué)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，它首次將圖像豐富的光譜特征與空間特征相結(jié)合，具有光譜分辨率高、光譜連續(xù)和圖譜合一的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，在軍事偵察、大氣探測(cè)、環(huán)境監(jiān)測(cè)、地質(zhì)勘察、海洋、林業(yè)和農(nóng)業(yè)遙感等領(lǐng)域有著廣泛和重要的應(yīng)用。基于高光譜數(shù)據(jù)豐富的光譜和空間信息對(duì)地物類(lèi)型進(jìn)行識(shí)別與分類(lèi)是高光譜遙感技術(shù)的一項(xiàng)重要應(yīng)用，其分類(lèi)的理論基礎(chǔ)是“同物同譜”，同種地物具有相似的光譜特征及空間特征，在影像上呈現(xiàn)高度的相似性，基于這種相似，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)地物的識(shí)別。

常見(jiàn)的高光譜遙感影像分類(lèi)方法有：傳統(tǒng)監(jiān)督分類(lèi)方法(最小距離分類(lèi)法、最大似然分類(lèi)法、二值編碼分類(lèi)法等)，非監(jiān)督分類(lèi)方法(K-均值聚類(lèi)法、ISODATA)，基于光譜匹配的分類(lèi)方法(光譜角匹配法、光譜信息散度等)，基于混合像元分解的分類(lèi)方法，基于機(jī)器學(xué)習(xí)的分類(lèi)方法(支持向量機(jī)、隨機(jī)森林等)，以及基于深度學(xué)習(xí)的分類(lèi)方法(深度置信網(wǎng)絡(luò)、卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、自編碼器等)。

光譜匹配技術(shù)是高光譜遙感影像分類(lèi)的關(guān)鍵技術(shù)之一，它是由已知地物類(lèi)型的反射波譜，通過(guò)波形或特征匹配來(lái)達(dá)到識(shí)別地物類(lèi)型的目的。光譜匹配分類(lèi)的原理是對(duì)每一參考類(lèi)別確定其參考光譜，然后對(duì)每一待定像元進(jìn)行光譜測(cè)試，計(jì)算其與參考光譜的相似性，待定像元類(lèi)別則屬于相似性最高的一類(lèi)。

在光譜匹配技術(shù)中光譜角匹配法是一種比較光譜整體形狀相似度的分類(lèi)方法，由于具有明確的物理意義和較好的分類(lèi)效果，應(yīng)用最為廣泛。光譜角匹配法雖然能從光譜曲線(xiàn)的整體形狀上比較光譜的相似程度，但較難識(shí)別光譜局部特征上的差異，對(duì)于光譜曲線(xiàn)相似的地物類(lèi)型分類(lèi)精度低下。而基于光譜特征參數(shù)的局部特征匹配法是以光譜吸收谷特征為基礎(chǔ)，利用光譜的局部細(xì)節(jié)特征對(duì)典型地物進(jìn)行識(shí)別。但是，僅僅基于光譜特征參數(shù)的絕對(duì)大小對(duì)典型地物類(lèi)型進(jìn)行識(shí)別，具有一定的局限性，只考慮了局部光譜特征的相似性，無(wú)法對(duì)整體光譜特征進(jìn)行有效地表達(dá)，在常規(guī)的光譜匹配分類(lèi)中，往往會(huì)造成分類(lèi)精度低下。

常見(jiàn)的距離計(jì)算方法有歐式距離、馬氏距離、夾角余弦距離和相關(guān)系數(shù)等。歐氏距離計(jì)算的是兩點(diǎn)之間的實(shí)際距離；馬氏距離可以用來(lái)計(jì)算兩個(gè)未知樣本集之間的距離，它考慮了各種特性之間的聯(lián)系，并且是尺度無(wú)關(guān)的；夾角余弦距離通過(guò)計(jì)算兩個(gè)向量之間的夾角余弦值評(píng)估他們的相似度；最常見(jiàn)的相關(guān)系數(shù)為皮爾遜相關(guān)系數(shù)，用來(lái)度量?jī)蓚€(gè)變量之間的線(xiàn)性關(guān)系。不同的距離計(jì)算方法側(cè)重點(diǎn)不同，各有優(yōu)勢(shì)，在實(shí)際應(yīng)用中，根據(jù)不同的需求選擇最好結(jié)果對(duì)應(yīng)的距離計(jì)算方法即可。

因此，傳統(tǒng)的高光譜遙感影像分類(lèi)方法無(wú)法對(duì)整個(gè)光譜特征進(jìn)行有效的表達(dá)且分類(lèi)精度低下是亟待解決的技術(shù)問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提出了一種高光譜遙感影像分類(lèi)方法、裝置、設(shè)備及存儲(chǔ)介質(zhì)，旨在解決傳統(tǒng)的高光譜遙感影像分類(lèi)方法無(wú)法有效的表達(dá)所有光譜特征且分類(lèi)精度低下的技術(shù)問(wèn)題。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種高光譜遙感影像分類(lèi)方法，所述高光譜遙感影像分類(lèi)方法包括以下步驟：

從原始高光譜遙感影像中分別獲取各地物類(lèi)型的參考光譜和每個(gè)像元的像元光譜；

計(jì)算得到所述像元光譜與所述參考光譜之間的光譜角距離；