一種高光譜圖像的波段選擇方法及裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明實(shí)施例提供的一種高光譜圖像的波段選擇方法及裝置，利用待選波段的距離矩陣構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，并確定目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化解，因?yàn)樽顑?yōu)化解為從待選波段中選出的、兩兩之間距離最大的波段的集合，所以，使用最優(yōu)化解中的波段獲取的高光譜圖像中，因?yàn)椴ǘ伍g的距離最大，所以，相鄰波段的數(shù)據(jù)間相關(guān)性最小，因此，能夠提高光譜圖像的分類精度。
【專利說(shuō)明】一種高光譜圖像的波段選擇方法及裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及遙感領(lǐng)域，尤其涉及一種高光譜圖像的波段選擇方法及裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 高光譜遙感圖像是遙感領(lǐng)域常見的一種圖像，可以用作對(duì)地面目標(biāo)的分類，例如， 得到某一區(qū)域內(nèi)的高光譜遙感圖像，通過(guò)一定的方法，確定圖像中的每個(gè)像元的類別標(biāo)簽 (例如植被、裸土、道路等）。
[0003] 高光譜圖像的相鄰波段的數(shù)據(jù)之間往往具有很強(qiáng)的相關(guān)性，所以，會(huì)降低高光譜 圖像中像元的分類精度，例如，本應(yīng)分類為植被的像元，被劃分到道路一類中。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高光譜圖像的波段選擇方法及裝置，目的在于解決因相 鄰波段數(shù)據(jù)的強(qiáng)相關(guān)性而導(dǎo)致的高光譜圖像中像元的分類精度低的問(wèn)題。
[0005] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了以下技術(shù)方案：
[0006] 本發(fā)明實(shí)施例提供了一種高光譜圖像的波段選擇方法，包括：
[0007] 獲取待選波段的距離矩陣，所述距離矩陣的元素為所述待選波段中的任意兩個(gè)波 段之間的距離；
[0008] 利用所述距離矩陣構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)及其約束條件；
[0009] 確定所述目標(biāo)函數(shù)在所述約束條件下的最優(yōu)化解，所述最優(yōu)化解為從所述待選波 段中選出的、兩兩之間距離最大的波段的集合，所述最優(yōu)化解用于獲取高光譜圖像。
[0010] 可選地，所述利用所述距離矩陣構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)及其約束條件包括：
[0011] 利用距離矩陣D = [D』e R^，構(gòu)造

【權(quán)利要求】
1. 一種高光譜圖像的波段選擇方法，其特征在于，包括： 獲取待選波段的距離矩陣，所述距離矩陣的元素為所述待選波段中的任意兩個(gè)波段之 間的距離； 利用所述距離矩陣構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)及其約束條件； 確定所述目標(biāo)函數(shù)在所述約束條件下的最優(yōu)化解，所述最優(yōu)化解為從所述待選波段中 選出的、兩兩之間距離最大的波段的集合，所述最優(yōu)化解用于獲取高光譜圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述距離矩陣構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)及 其約束條件包括： 利用距離矩陣D= [Dij]eRixS構(gòu)造 ，其中，
為目 標(biāo)函數(shù)，Du = (Kbi, 1^)，si.
為約束條件，其意義為：保證在L個(gè)Xi中恰好有K個(gè) 為1，即L個(gè)波段中恰好有K個(gè)被選擇，Xi表示波段h是否被選擇，若被選擇，則Xi = 1，否 則Xi =O。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述確定所述目標(biāo)函數(shù)在所述約束條件 下的最優(yōu)化解包括： 初始化本次最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值Ftl =Inf、最優(yōu)波段集愚=0、以及選定波段集爲(wèi)=0 ; 通過(guò)螞蟻a選擇長(zhǎng)度為K的路徑的方式，選定波段集a，所述波段集a中包括K個(gè)波段， 其中，a= 1、2……A，A為大于零的整數(shù)，K為大于零的整數(shù)； 依據(jù)A個(gè)波段集，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值
如果KFtl,則更新Fci =f，Bci =B1，所述Bci為所述目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化解。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述通過(guò)螞蟻a選擇長(zhǎng)度為K的路徑的方 式，選定波段集a中的任意一個(gè)波段的方法包括： 計(jì)算螞蟻a的轉(zhuǎn)移概率
其中
Ti = p T才AT i, T i的初始值為T i=I(i= 1，2,…，L); 計(jì)算螞蟻a的轉(zhuǎn)移概率的分冇
生成隨機(jī)數(shù)r，選擇大于r的最小的轉(zhuǎn)移概率的分布Pi對(duì)應(yīng)的下標(biāo)i為本次選定的波 段的編號(hào)i; 更新B1 =B1U{i}，B2 =B2\{i}，其中，B2為待選波段集，其初始值為B2= {1，2,…，L}， 其中1，2,…，L為待選波段的序號(hào)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，獲取待選波段的距離矩陣包 括： 使用距離公式，依次計(jì)算所述待選波段中兩兩波段間的距離，所述距離公式包括歐氏 距離公式、余弦距離公式、KL散度Kullback-Leiblerdivergence公式或者互信息量公 式； 使用所述兩兩波段間的距離，形成距離矩陣。
6. -種高光譜圖像的波段選擇裝置，其特征在于，包括： 距離矩陣獲取模塊，用于獲取待選波段的距離矩陣，所述距離矩陣的元素為所述待選 波段中的任意兩個(gè)波段之間的距離； 函數(shù)構(gòu)造模塊，用于利用所述距離矩陣構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)及其約束條件； 最優(yōu)化解模塊，用于確定所述目標(biāo)函數(shù)在所述約束條件下的最優(yōu)化解，所述最優(yōu)化解 為從所述待選波段中選出的、兩兩之間距離最大的波段的集合，所述最優(yōu)化解用于獲取高 光譜圖像。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述函數(shù)構(gòu)造模塊用于利用所述距離矩 陣構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)及其約束條件包括： 所述函數(shù)構(gòu)造模具體塊用于，利用距離矩陣D=[DdeRixS構(gòu)造
其中，
為目標(biāo)函數(shù)，Du = (Kbi,bp，〃.
為約束條件，其意義為： 保證在L個(gè)Xi中恰好有K個(gè)為1，即L個(gè)波段中恰好有K個(gè)被選擇，Xi表示波段h是否被 選擇，若被選擇，則Xi = 1，否則Xi = 0。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的裝置，其特征在于，所述最優(yōu)化解模塊用于確定所述目標(biāo)函 數(shù)在所述約束條件下的最優(yōu)化解包括： 最優(yōu)化解模塊具體用于，初始化本次最優(yōu)目標(biāo)函數(shù)值Ftl =Inf、最優(yōu)波段集氣=0、以 及選定波段集萬(wàn)=0; 通過(guò)螞蟻a選擇長(zhǎng)度為K的路徑的方式，選定波段集a，所述波段集a中包括K個(gè)波段， 其中，a= 1、2……A，A為大于零的整數(shù)，K為大于零的整數(shù)； 依據(jù)A個(gè)波段集，計(jì)算目標(biāo)函數(shù)值
如果KFtl,則更新Fci =f，Bci =B1，所述Bci為所述目標(biāo)函數(shù)的最優(yōu)化解。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的裝置，其特征在于，所述最優(yōu)化解模塊用于，通過(guò)螞蟻a選擇 長(zhǎng)度為K的路徑的方式，選定波段集a中的任意一個(gè)波段的方法包括： 所述最優(yōu)化解模塊具體用于，計(jì)算螞蟻a的轉(zhuǎn)移概率
其中
Ti=PT^ATi, Ti的初始值為T i = I (i=1，2,…，L); 計(jì)算螞蟻a的轉(zhuǎn)移概率的分布
生成隨機(jī)數(shù)r，選擇大于r的最小的轉(zhuǎn)移概率的分布Pi對(duì)應(yīng)的下標(biāo)i為本次選定的波 段的編號(hào)i; 更新B1 =B1U{i}，B2 =B2\{i}，其中，B2為待選波段集，其初始值為B2= {1，2,…，L}， 其中1，2,…，L為待選波段的序號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至4任一項(xiàng)所述的裝置，其特征在于，所述距離矩陣獲取模塊用于 獲取待選波段的距離矩陣包括： 所述距離矩陣獲取模塊具體用于，使用距離公式，依次計(jì)算所述待選波段中兩兩波段 間的距離，所述距離公式包括歐氏距離公式、余弦距離公式、KL散度Kullback-Leibler divergence公式或者互信息量公式；使用所述兩兩波段間的距離，形成距離矩陣。
【文檔編號(hào)】G06K9/64GK104268582SQ201410426002
【公開日】2015年1月7日 申請(qǐng)日期:2014年8月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月26日
【發(fā)明者】張兵, 孫旭, 高連如, 高建威, 于浩洋 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所