[发明专利]一种高光谱图像中目标地物检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及高光谱图像处理技术领域，特别是涉及一种高光谱图像中目标地物检测方法及装置。

背景技术

太阳辐射到达地表后，自然界中的地物以其固有的特性发生反射、吸收和透射三种基本的相互作用，其中反射辐射穿过大气被遥感器接收与记录，反射光谱(0.4um～2.5um)已成为人们获得地物信息的重要组成部分。其中，地物的光谱反射率随波长变化的曲线称为光谱反射率曲线，该光谱反射率曲线形状反应了地物的反射光谱特征。地物的组成、结构、电学特性(电导、介电、磁学性质)及其表面特征(粗糙度、质地)等因素都会影响该地物的光谱反射率。可见，地物的光谱反射率曲线蕴含着该地物的自身本质信息，而这成为基于地物反射光谱特征进行物质识别与反演的物理基础。

其中，与传统的基于空间分辨率的遥感影像而言，高光谱遥感图像更加能够提供目标地物的辐射、几何和光谱信息。因此，利用高光谱遥感图像进行目标地物的识别的实质是依据目标地物与其他地物在光谱特征上存在的差异。

现有的利用高光谱图像进行目标地物检测方法中波段选择过程通常采用两种方法：一种是利用PCA变换方法来保留原始图像的主要信息，实时需要较大的计算量；另一种是直接对原始图像进行波段抽取，构造一个波段子集，但是由于没有将目标地物的光谱信息完全提取出来，最终的检测结果有较多的虚警目标。而在空间维上对所有像元点向量做协方差运算，计算量较大。

因此，如何高效的实现高光谱遥感图像中目标地物的实时检测是一个值得关注的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明实施例提供了一种高光谱图像中目标地物检测方法及装置，以高效检测高光谱图像中的目标地物，技术方案如下：

一种高光谱图像中目标地物检测方法，所述方法包括：

分析一待检测目标地物对应的光谱反射率曲线；

构造一包含所述光谱反射率曲线中特征吸收波段的样本波段集；

将所述待检测目标地物的高光谱图像中所述样本波段集的各波段对应的图像作为空间维图像；

确定各空间维图像所对应的、包含预设数量像元的像元样本集；

计算各像元样本集对应像元的协方差矩阵；

将处于光谱维对应位置的各像元样本集中像元的协方差矩阵进行累加并求平均，且将所获得的平均值作为所述对应位置像元的有效协方差矩阵；

对各有效协方差矩阵进行求逆运算，并将逆运算结果作为所述待检测目标地物在所述高光谱图像中的分布情况，以实现对所述待检测目标地物的检测。

其中，构造一包含所述光谱反射率曲线中特征吸收波段的样本波段集，具体为：

提取所述光谱反射率曲线中特定的特征吸收波段以外预定数量的波段，并结合所述特定的特征波段，构造一样本波段集。

其中，构造一包含所述光谱反射率曲线中特征吸收波段的样本波段集，具体为：

提取所述光谱反射率曲线中特定的特征吸收波段，同时提取除大气吸收波段、预设的低信噪比的波段以外预设数量的波段，并结合所述特定的特征吸收波段，构成一样本波段集。

其中，确定空间维图像所对应的、包含预设数量像元的像元样本集，具体为：

按照第一步长选择一空间维图像中预设数量的像元，以形成所述空间维图像对应的像元样本集。

其中，确定空间维图像中预设数量的像元所对应的像元样本集，具体为：

按照随机方式选择一空间维图像中预设数量的像元，以形成所述空间维图像对应的像元样本集。

其中，确定空间维图像中预设数量的像元所对应的像元样本集，具体为：

利用标量值d^TX作为像元选择的标准，用排序算法把标量值d^TX按照升序排列形成一序列c，去掉所述序列c中使得标量值d^TX大于预设阈值的像元，在当前序列c中以第二步长选择预设数量的像元，以形成所述空间维图像对应的像元样本集；

其中，d为目标匹配向量，X为像元向量，d^TX为目标向量d的转置与像元向量X的内积。

其中，所述特定的特征吸收波段：

特征吸收波段中各波段；

或者，光谱反射率曲线中吸收特征最低处对应的波段以及所述吸收特征最低处对应的波段左右相邻的特定数量的波段。

其中，所述计算像元样本集对应像元的协方差矩阵，具体为：

直接计算像元样本集对应像元的协方差矩阵；

或者，