本發(fā)明公開了一種基于光譜角度的高光譜圖像目標(biāo)特征提取方法，屬于遙感圖像處理技術(shù)領(lǐng)域。其包括以下步驟：計(jì)算高光譜圖像的協(xié)方差矩陣和均值光譜；計(jì)算投影均值光譜和投影目標(biāo)光譜；從投影均值光譜和投影目標(biāo)光譜中依次去除每個(gè)元素，形成新的投影均值光譜和投影目標(biāo)光譜，并計(jì)算其光譜角度；搜索具有最大光譜角度的投影均值光譜和投影目標(biāo)光譜，將其替換原投影均值光譜和投影目標(biāo)光譜；更新當(dāng)前剩余的特征數(shù)目，直至特征數(shù)目達(dá)到要求。本發(fā)明通過協(xié)方差矩陣的引入，對(duì)均值光譜和目標(biāo)光譜進(jìn)行投影，在突出目標(biāo)信息的同時(shí)，對(duì)背景進(jìn)行了壓制，從而能夠獲取目標(biāo)與背景最大區(qū)分的波段，提高了高光譜圖像目標(biāo)提取的精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于遙感圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于光譜角度的高光譜圖像目標(biāo)特征提取方法。

背景技術(shù)

高光譜遙感技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)地物從可見光到紅外的連續(xù)光譜采樣，形成極為豐富的光譜信息。與普通遙感圖像相比，高光譜圖像的一個(gè)重要優(yōu)勢是增加了豐富的光譜維信息，能充分反映出目標(biāo)內(nèi)部的物理結(jié)構(gòu)特性以及化學(xué)成分特性的差異，從而實(shí)現(xiàn)地物光譜維度的精細(xì)區(qū)分。高光譜圖像精細(xì)的光譜數(shù)據(jù)為目標(biāo)檢測等提供了數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

在高光譜圖像的目標(biāo)檢測應(yīng)用中，一個(gè)重要的技術(shù)是目標(biāo)光譜特征提取技術(shù)，簡稱目標(biāo)特征提取技術(shù)。其能夠在數(shù)百個(gè)高光譜圖像波段中，選擇出十余個(gè)或更少量的特征波段，這些特征波段是目標(biāo)與其他地物區(qū)分的重要特征。通過對(duì)特征波段光譜特性的研究，能夠?yàn)槟繕?biāo)的檢測、識(shí)別提供重要支撐。

目前的目標(biāo)特征提取研究大部分都是針對(duì)目標(biāo)的光譜進(jìn)行研究，而不考慮目標(biāo)所處的背景，對(duì)圖像中其他地物的信息利用不足，因此特征提取效果不理想。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種基于光譜角度的高光譜圖像目標(biāo)特征提取方法，該方法同時(shí)考慮目標(biāo)及圖像背景的特征提取，不需要復(fù)雜的模型和參數(shù)，易于實(shí)現(xiàn)，可自動(dòng)化執(zhí)行，適用于多種目標(biāo)和背景。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種基于光譜角度的高光譜圖像目標(biāo)特征提取方法，用于從總波段數(shù)為L的高光譜圖像中對(duì)某一目標(biāo)進(jìn)行目標(biāo)特征提取；包括以下步驟：

步驟1，計(jì)算高光譜圖像的協(xié)方差矩陣K和均值光譜

步驟2，讀取待處理目標(biāo)的目標(biāo)光譜d以及針對(duì)該目標(biāo)所欲提取的特征數(shù)目n，n＜L；

步驟3，利用協(xié)方差矩陣K、均值光譜以及目標(biāo)光譜d，計(jì)算投影均值光譜和投影目標(biāo)光譜投影均值光譜和投影目標(biāo)光譜中均包含m個(gè)元素，即m個(gè)特征，m的初始值為L；

步驟4，從投影均值光譜和投影目標(biāo)光譜中去除第i個(gè)特征，1≤i≤m，形成新的投影均值光譜和投影目標(biāo)光譜

步驟5，針對(duì)i的每一個(gè)取值，計(jì)算相應(yīng)的投影均值光譜和投影目標(biāo)光譜的光譜角度；

步驟6，搜索具有最大光譜角度的投影均值光譜和投影目標(biāo)光譜將其作為新的投影均值光譜和投影目標(biāo)光譜

步驟7，將m減1，若m＞n，則重復(fù)步驟4～步驟7，否則，此時(shí)的投影目標(biāo)光譜即為目標(biāo)特征提取結(jié)果。

進(jìn)一步的，所述步驟1中，協(xié)方差矩陣K為：

其中，k_ij為高光譜圖像第i波段和第j波段的內(nèi)積；

均值光譜為：

其中，x_pq為高光譜圖像第p行、第q列的像素光譜，N為高光譜圖像的總行數(shù)，M為高光譜圖像的總列數(shù)。

進(jìn)一步的，所述步驟3的具體方式為：

步驟3a，計(jì)算協(xié)方差矩陣K的逆矩陣K^-1；