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专利号: 2018111701501
申请人: 西安航空学院
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:2024-02-23
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于空谱联合多假设预测的高光谱图像压缩感知重构方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1.利用高光谱成像仪采集高光谱图像;

在采样端,首先将高光谱图像进行均匀波段分组处理,分组大小为Q,分组个数为K,分组序号为k,组内波段数为j;对每个图像进行分块,分块大小为B,分块个数为L,图像块号表示为l,则xk,j,l表示第k组第j个波段第l个图像块;利用高斯测量矩阵ΦB对图像块xk,j,l进行测量,得到测量值为yk,j,l;

当j=1时,表示该波段为参考波段图像,当j=2,3,...,Q时,表示该波段图像为非参考波段图像,对每个波段图像进行测量后,将所有测量值传输至重构端;

步骤2.对高光谱图像进行重构;

在重构端,计算高斯测量矩阵ΦB的行数r1,利用高斯测量矩阵ΦB的前r1‑3行构建矩阵利用ΦB矩阵的最后3行构建矩阵 利用矩阵ΦB对角化构造用于重构参考波段图像的矩阵Φ, 利用矩阵 对角化构造用于重构非参考波段图像的rc t

Φ , 利用矩阵 对角化构造用于监测算法性能的矩阵Φ ,步骤3.令k=1,j=1;

步骤4.如果j>Q,则令k=k+1,j=1,并转入步骤5;否则,转入步骤6;

步骤5.如果k>M,则重构过程结束;否则,转入步骤6;

步骤6.如果j=1,即待重构图像为该波段组的参考波段图像xk,1,则根据测量值yk,1和用于重构参考波段图像的矩阵Φ,采用SPL方法得到对应的重构图像 并将其输出,然后转入步骤8;否则转入步骤7;

步骤7.计算测量值yk,j的行数r2,利用yk,j的前r2‑3行构建用于重构非参考波段图像的测量值 利用yk,j的最后3行构建用于监测算法性能的测量值步骤8.令j=j+1,转入步骤4。

2.根据权利要求1所述的基于空谱联合多假设预测的高光谱图像压缩感知重构方法,其特征在于,所述步骤7具体包括以下步骤:rc

步骤7.1.根据测量值 和用于重构非参考波段图像的矩阵Φ ,采用SPL方法得到对应的初始重构非参考波段图像步骤7.2.设i表示迭代次数,设置i=1,初始重构残差为 设定多假设预测的初始搜索窗大小为b;

步骤7.3.令l=1;

步骤7.4.以当前图像块xk,j,l的中心为原点,以(B+2b)/2为半径,以重构的非参考波段图像 内搜索多假设预测图像块,每个多假设预测图像块的列向量化表示组成空间多假设预测矩阵 以当前图像块xk,j,l的中心为原点,以(B+2b)/2为半径,以重构的参考波段图像 内搜索多假设预测图像块,每个多假设预测图像块的列向量化表示组成谱间多假设预测矩阵 得到空谱联合的多假设预测矩阵步骤7.5.利用Tikhonov正则化方法求解公式(1),从而计算xk,j,l的多假设预测权重系数:其中,λ为拉格朗日因子,矩阵Γ是Tikhonov矩阵,对角线上的值定义为:Γ(d,d)=||yk,j,l‑ΦBHk,j,l,d||2,Hk,j,l,d是矩阵Hk,j,l的第d列,d=1,2,...,D,D是矩阵Hk,j,l,d的列数;

步骤7.6.求解当前图像块xk,j,l的预测权重系数:步骤7.7.计算当前图像块xk,j,l的预测值步骤7.8.令l=l+1,如果l>L,转入步骤7.9;否则转入步骤7.4;

步骤7.9.根据所有图像块的多假设预测值 得到整个非参考波段图像xk,j的预测值rc步骤7.10.利用矩阵Φ 、测量值 和预测值 根据公式(4)得到预测残差的测量值rc

步骤7.11.根据预测残差的测量值 和矩阵Φ ,采用SPL方法得到对应的预测残差重构值步骤7.12.根据预测残差重构值 对预测值 进行修正,根据公式(5)得到非参考波段图像的重构值

步骤7.13.利用当前得到的重构值 和上次迭代的重构值 计算二者的结构相似性i t

s;利用矩阵Φ和测量值 根据公式(6)计算重构算法终止迭代的判定参数i i‑1

步骤7.14.如果搜索窗的大小满足b<B,且 和|s ‑s |≤τ同时满足,或者满足则令b=b×2,转入步骤7.15;否则直接转入步骤7.15;

步骤7.15.令i=i+1,如果 和b=B同时满足,则结束迭代,输出非参考波段图像的重构值 转入步骤8;否则转入步骤7.3。