[發(fā)明專(zhuān)利]基于自適應(yīng)權(quán)重核范數(shù)近似的低秩表示和稀疏約束的海上艦船檢測(cè)方法及系統(tǒng)

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110443152.9
• 申請(qǐng)日: 2021-04-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN113076659A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁飛;吳澤彬;徐洋;韋志輝;陸威
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): G06F30/20
• 分類(lèi)號(hào): G06F30/20;G06F111/04
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專(zhuān)利中心 32203
• 代理人: 陳鵬

本發(fā)明公開(kāi)了一種基于自適應(yīng)權(quán)重核范數(shù)近似的低秩表示和稀疏約束的海上艦船檢測(cè)方法及系統(tǒng)，所述方法包括以下步驟：根據(jù)改進(jìn)的奇異值分解算法對(duì)背景訓(xùn)練樣本進(jìn)行自適應(yīng)背景學(xué)習(xí)；根據(jù)低秩表示和稀疏約束模型對(duì)高光譜海洋圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行建模；在低秩背景矩陣恢復(fù)時(shí)，根據(jù)上次迭代的奇異值大小更新權(quán)重，從而達(dá)到自適應(yīng)權(quán)重核范數(shù)近似的目的；對(duì)高光譜海洋圖像數(shù)據(jù)處理得到稀疏矩陣并根據(jù)檢測(cè)算子進(jìn)行艦船目標(biāo)的檢測(cè)。本發(fā)明能夠?qū)Ω吖庾V海洋圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行快速、準(zhǔn)確的艦船檢測(cè)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙感圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種基于自適應(yīng)權(quán)重核范數(shù)近似的低秩表示和稀疏約束的海上艦船檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

背景技術(shù)

高光譜遙感技術(shù)也稱(chēng)為成像光譜學(xué)，自上世紀(jì)80年代初誕生以來(lái)，如今已經(jīng)逐漸成為一個(gè)頗具特色的前沿遙感技術(shù)。它通過(guò)機(jī)載或者星載上的傳感器遠(yuǎn)距離收集地物輻射的信息，不同地物的電磁波特征不同，因此可以作為區(qū)分不同地物的依據(jù)。高光譜遙感是在傳統(tǒng)的多光譜遙感技術(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高其光譜分辨率。通常多光譜數(shù)據(jù)由5到10個(gè)帶寬為70-400nm的波段組成，而高光譜圖像數(shù)據(jù)則由100到200個(gè)帶寬為5-10nm的波段組成，包含了近紅外區(qū)域以及可見(jiàn)光波長(zhǎng)范圍，這就使得高光譜數(shù)據(jù)相比于傳統(tǒng)的多光譜數(shù)據(jù)具有更豐富的光譜信息，彌補(bǔ)了多光譜數(shù)據(jù)不足的缺陷。同時(shí)，高光譜數(shù)據(jù)還具有“圖譜合一”的特點(diǎn)，其數(shù)據(jù)可以從兩個(gè)維度上觀察，在空間維度上，每個(gè)像元都對(duì)應(yīng)著一條連續(xù)的光譜曲線，而在光譜維度上，每一個(gè)波段上都有著一幅與地物對(duì)應(yīng)的傳統(tǒng)二維圖像。因此，高光譜遙感技術(shù)被廣泛應(yīng)用于氣體檢測(cè)、地質(zhì)識(shí)別、海洋環(huán)境和軍事應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域。

基于傳統(tǒng)的低秩表示和稀疏約束的異常目標(biāo)檢測(cè)算法，由于在求解過(guò)程中，平等地對(duì)待各奇異值的權(quán)重，往往在背景比較復(fù)雜地情況下，會(huì)對(duì)背景地一些細(xì)節(jié)部分造成誤判，導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果出現(xiàn)較多的虛警目標(biāo)。

通過(guò)以上描述，如何降低虛警目標(biāo)數(shù)量，提高低秩表示和稀疏約束模型對(duì)背景細(xì)節(jié)描述準(zhǔn)確性是亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種速度快、精度高的基于自適應(yīng)權(quán)重核范數(shù)近似的低秩表示和稀疏約束的海上艦船檢測(cè)方法及系統(tǒng)。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案為：一種基于自適應(yīng)權(quán)重核范數(shù)近似的低秩表示和稀疏約束的海上艦船檢測(cè)方法，包括以下步驟：

根據(jù)改進(jìn)的奇異值分解算法對(duì)背景訓(xùn)練樣本進(jìn)行自適應(yīng)背景學(xué)習(xí)；

根據(jù)低秩表示和稀疏約束模型對(duì)高光譜海洋圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行建模；

在低秩背景矩陣恢復(fù)時(shí)，根據(jù)上次迭代的奇異值大小更新權(quán)重，從而達(dá)到自適應(yīng)權(quán)重核范數(shù)近似的目的；

對(duì)高光譜海洋圖像數(shù)據(jù)處理得到稀疏矩陣并根據(jù)檢測(cè)算子進(jìn)行艦船目標(biāo)的檢測(cè)。

本發(fā)明還提供一種基于自適應(yīng)權(quán)重核范數(shù)近似的低秩表示和稀疏約束的海上艦船檢測(cè)系統(tǒng)，包括：

自適應(yīng)背景學(xué)習(xí)模塊，根據(jù)改進(jìn)的奇異值分解算法對(duì)背景訓(xùn)練樣本進(jìn)行自適應(yīng)背景學(xué)習(xí)；

模型構(gòu)建模塊，根據(jù)低秩表示和稀疏約束模型對(duì)高光譜海洋圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行建模；

權(quán)重更新模塊，在低秩背景矩陣恢復(fù)時(shí)，根據(jù)上次迭代的奇異值大小更新權(quán)重，從而達(dá)到自適應(yīng)權(quán)重核范數(shù)近似的目的；

目標(biāo)檢測(cè)模塊，對(duì)高光譜海洋圖像數(shù)據(jù)處理得到稀疏矩陣并根據(jù)檢測(cè)算子進(jìn)行艦船目標(biāo)的檢測(cè)。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，其顯著優(yōu)點(diǎn)在于：(1)利用改進(jìn)的奇異值分解算法對(duì)背景訓(xùn)練樣本進(jìn)行自適應(yīng)背景字典學(xué)習(xí)，得到了一個(gè)過(guò)完備的背景字典；(2) 通過(guò)引入自適應(yīng)權(quán)重核范數(shù)近似的方法，刻畫(huà)了復(fù)雜背景紋理和邊緣信息，提高了對(duì)高光譜海洋圖像艦船目標(biāo)檢測(cè)的能力。

下面結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本文發(fā)明提供的基于自適應(yīng)權(quán)重核范數(shù)近似的低秩表示和稀疏約束的海上艦船檢測(cè)方法。

附圖說(shuō)明