[发明专利]基于光学多维信息一体化感知系统的异常目标检测方法

权利要求书

1.一种基于光学多维信息一体化感知系统的异常目标检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、偏振光谱数据获取；

光学多维信息一体化感知系统获取偏振光谱信息；

步骤二、偏振态信息重构；

定义I_PM(k)为输入的多维偏振光谱图像，其中，M为图像的波段数，k为像素点数，P＝{1，2，3，4}，分别表示不同角度的偏振态信息，对提取的单谱段数据I_PM(k)＝{I_P1(k)，I_P2(k)，...，I_PM(k)}，提取区域中相同偏振化方向的像素点，通过邻域像素插值方法，实现连续谱段不同偏振态方向下空间信息的完全重构；

步骤三、计算显著性；

在重构偏振态信息之后，计算数据的显著性，显著性定义如下：

其中，i是局部窗口任意一像素点，j是局部窗口的中心像素点，x₂(p_i，p_j)为i和j在窗口中位置信息之间的欧氏距离，x₁(p_i，p_j)为i和j之间的光谱距离，c为尺度参数；

步骤四、获取显著性图；

定义s_N为局部窗口的中心像素点j相对于局部窗口所有像素点i显著性的平均值，s_N的计算如公式(2)；

其中，N为窗口中所有像素点的个数，a为窗口中显著性取值非零的像素点的个数；通过滑动窗口遍历整幅图像，计算出各窗口中心像元的s_N，组成图像的显著性图S(k)，S(k)＝{s₁，s₂，...，s_N}；

步骤五、计算权重；

权重的计算如下：

其中，M表示图像的波段数，r表示样本像素的光谱曲线，假设样本被判断为背景像素点服从均值为μ_b，协方差为C_b的正态分布，p(r|H₀)是一个被探测到的像素点为背景像素的概率；

用公式(4)标准化p(r|H₀)：

其中，N是像素点数，k是当前计算的像素点，k＝1，2，......，N，P(r_k|H₀)是每个像素标准化之后对应的权重；

最终的权重计算公式为

步骤六、计算检测算子；

异常检测算子δ_P(r)公式如下：

δ_P(r)＝(r-μ_P)^TC_P^-1(r-μ_P) (6)

其中，均值向量μ_P和协方差矩阵C_P定义如公式(7)、(8)：

其中，r_i表示第i个像素点的光谱曲线，P_P(r_i|H₀)表示r_i的权重；

通过遍历偏振方向P＝{1，2，3，4}，计算出每个偏振方向的异常检测算子δ_P(r)；

步骤七、进行偏振信息融合，

最终的异常目标检测算子δ(r)公式如下

其中，p为各偏振态信息所占比例；

根据选取的阈值T，检测结果ω(r)如下：

得到的ω(r)即为检测结果，值为1的像素点表示检测到异常目标。

2.根据权利要求1所述的基于光学多维信息一体化感知系统的异常目标检测方法，其特征在于：

步骤一中，光学多维信息一体化感知系统采用微型像素化偏振膜片获取偏振光谱信息，像素化偏振膜片是由四种偏振态按规律排列构成的偏振片，每一种偏振态在物理尺寸上为像素级别，选取0度、45度、90度、135度。

3.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于：所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1或2所述方法的步骤。

4.一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于：所述处理器执行所述程序时实现权利要求1或2所述方法的步骤。