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专利号: 2017100095359
申请人: 杭州电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于关键波段提取的高光谱图像波段选择方法,其特征在于具体实现步骤如下:步骤1、确定高光谱图像典型地物种类,即端元个数p;

步骤2、对高光谱图像提取p个端元光谱;

步骤3、对每个端元光谱利用基于三点矢量夹角分析的方法提取关键点子集,合并所有关键点子集构造侯选波段子集;

步骤4、根据波段间相似性具有块状分布的特点,构造波段间局部信息散度矩阵的可视图,确定最佳波段数范围;

步骤5、根据所述最佳波段数范围设定待选择的波段数,采用信息量度量法中的任意一种方法或最优子集选择准则法中的任意一种方法,确定最优波段子集。

2.根据权利要求1所述的一种基于关键波段提取的高光谱图像波段选择方法,其特征在于步骤3所述的基于三点矢量夹角分析的方法具体包括:

3-1.获取第i条端元光谱曲线上第q-1、q、q+1三点的光谱值,即曲线纵坐标值zq-1、zq、zq+1,其中q=2,3,...,L-1;其中L为波段数;

3-2.计算q-1、q、q+1三点形成的夹角θ,其中0<θ≤π;

3-3.根据判断准则判断第q点是否为关键点,若是,添加到当前第i个关键波段集合KeyBandi中。

3.根据权利要求2所述的一种基于关键波段提取的高光谱图像波段选择方法,其特征在于所述的步骤3-2的夹角θ的计算方法为:

4.根据权利要求2所述的一种基于关键波段提取的高光谱图像波段选择方法,其特征在于所述的步骤3-3的判断准则如下:当所述q-1、q、q+1三点的纵坐标值zq-1、zq、zq+1满足{(((zq-1zq)∩(zq+1>zq)))∩(θ>α)}∪(θ>β),并且abs(zq+1-zq)+abs(zq+1-zq)>τ,则q点为关键点,其中,夹角θ由所述q-1、q、q+1三点形成,α、β为决定提取出的关键点个数的预设参数,且满足0<α<β≤π,τ为反映变化幅度的参数。

5.根据权利要求2所述的一种基于关键波段提取的高光谱图像波段选择方法,其特征在于步骤4所述的最佳波段数范围的确定方法具体如下:

4-1.根据波段间相似性具有块状分布的特点,计算各波段与左右相邻三分之一波段数范围内的波段间的相似性度量值;

4-2.根据相似性度量值,描绘所述局部信息散度矩阵的可视图,根据可视图对角线为中心的大小方块数确定最佳波段数范围。

6.根据权利要求5所述的一种基于关键波段提取的高光谱图像波段选择方法,其特征在于步骤4-1所述的波段间的相似性度量值的度量指标选用K-L散度;N个像元的高光谱图像第i个波段数据表示为Bi=[bi1,bi2,…biN]T,将波段Bi归一化后得到 计算第j个波段图像相对于第i个波段图像的K-L散度 第j个波段和第i

个波段间的相似性度量值为

7.根据权利要求1所述的一种基于关键波段提取的高光谱图像波段选择方法的实现装置,其特征在于包括端元数确定模块、端元提取模块、关键波段子集构造模块、相似性度量矩阵可视图绘制模块以及最优波段子集确定模块;

所述的端元数确定模块,用于确定高光谱图像典型地物种类,即端元个数p;

所述的端元提取模块,用于对高光谱图像提取p个端元光谱;

所述的关键波段子集构造模块,用于对每个端元光谱利用基于三点矢量夹角分析的方法提取关键点子集,合并所有关键点子集构造侯选波段子集;

所述的相似性度量矩阵可视图绘制模块,用于根据波段间相似性具有块状分布的特点,构造波段间局部信息散度矩阵的可视图,确定最佳波段数范围;

所述的最优波段子集确定模块,根据所述最佳波段数范围设定待选择的波段数,采用信息量度量法中的任意一种方法或最优子集选择准则法中的任意一种方法,确定最优波段子集。

8.根据权利要求7所述的一种基于关键波段提取的高光谱图像波段选择方法的实现装置,其特征在于所述高光谱图像波段选择装置还包括应用模块,所述应用模块使用波段选择结果来进行高光谱图像目标检测或分类。

9.根据权利要求7所述的一种基于关键波段提取的高光谱图像波段选择方法的实现装置,其特征在于所述关键波段子集构造模块构造侯选波段子集的具体步骤包括:(1)获取第i条端元光谱曲线上第q-1、q、q+1三点的光谱值,即曲线纵坐标值zq-1、zq、zq+1,其中q=2,3,...,L-1;其中L为波段数;

(2)计算q-1、q、q+1三点形成的夹角θ,其中0<θ≤π;计算方法为:(3)根据判断准则判断第q点是否为关键点,若是,添加到当前第i个关键波段集合KeyBandi中;所述的判断准则如下:当所述q-1、q、q+1三点的纵坐标值zq-1、zq、zq+1满足{(((zq-1zq)∩(zq+1>zq)))∩(θ>α)}∪(θ>β),并且abs(zq+1-zq)+abs(zq+1-zq)>τ,则q点为关键点,其中,夹角θ由所述q-1、q、q+1三点形成,α、β为决定提取出的关键点个数的预设参数,且满足0<α<β≤π,τ为反映变化幅度的参数;

(4)利用每一条光谱曲线的关键波段集合KeyBand1,KeyBand2,...,KeyBandp构造候选波段集合KeySet,所述候选波段集合满足KeySet=KeyBand1∪KeyBand2∪KeyBand3∪...∪KeyBandp。