[發明專利]一種殘差驅動的異常檢測波段選擇方法

在審

• 申請號: 202110620232.7
• 申請日: 2021-06-03
• 公開（公告）號: CN113378683A
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發明（設計）人: 宋梅萍;尚曉笛
• 申請（專利權）人: 大連海事大學
• 主分類號: G06K9/00
• 分類號: G06K9/00;G06K9/62
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 姜玉蓉;李洪福

1.一種殘差驅動的異常檢測波段選擇方法，其特征在于包括：

選取一幅高光譜圖像，將其轉換為二維數據矩陣；

利用密度峰值聚類算法獲取像素點對應的局部密度和距離；

根據密度和距離信息、采用特定密度閾值對高光譜圖像的所有像素點進行劃分，得到異常目標集合D和背景像素集合B；

根據異常目標集合D和背景像素集合B生成基于異常的約束向量和基于背景的約束向量；

根據約束向量設計針對于異常檢測任務的非監督波段選擇算法，通過殘差驅動的波段排序準則對波段進行優先級排序并獲得最終波段子集。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：利用密度峰值聚類算法獲取像素點x_i對應的局部密度ρ_i和距離δ_i，

其中局部密度ρ_i的計算方式為

其中，d_ij表示像素點x_i到x_j的歐式距離，d_c表示截止距離，用于確定密度峰值聚類的搜索范圍，其中距離δ_i的計算方式為

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于：所述非監督波段選擇算法采用如下方式獲取：

將針對單個像素點x進行異常檢測的檢測器RAD，轉換為對高光譜圖像X整體進行異常檢測的檢測器：

即將δ_RAD(x)＝x^TR^-1x (3)

轉換為δ_RAD(X)＝X^TR^-1X (4)

假設目標約束向量c中值為1處對應的像素為異常，而值為0處對應的像素為背景，得到c＝(1,1,0,0,...,1,...,0)^T，將高光譜圖像X＝[x₁,x₂,...,x_N]重新表述為包含n個異常目標信號s和N-n個背景信號b的圖像，即X＝[s₁,s₂,b₁,b₂,...,s_n,...,b_N-n]，則在向量c的約束下，圖像的整體能量定義為

表達為

令U＝X^T，則U的子空間與正交子空間分別為P_U＝U(U^TU)^-1U^T和其中，U^#＝(U^TU)^-1U^T，則將(6)重新表述為

由于則(7)表達為

將P_Uc和視為c在子空間U和正交子空間U^⊥的投影向量，因此，表示為c在U上的殘差向量，則看作是c投影到U^⊥后的殘差值，用任意波段圖像B_l替代高光譜圖像X，1lL，定義最小信號殘差MinSR波段排序準則為

相似的，如果將c中的1和0互換，即由目標約束向量c＝(1,1,0,0,...,1,...,0)^T得到背景約束向量考慮波段圖像與背景之間的相似性，則最大背景殘差MaxBR波段排序準則定義如下：

最后，綜合考慮異常目標和背景信息，結合MinSR和MaxBR，定義了最小信號與背景殘差比MinSBR的波段排序準則：