[发明专利]基于协整理论的光谱匹配检测方法

摘要

一种基于协整理论的光谱匹配检测方法，即通过协整理论处理高光谱响应序列、从而对高光谱图像中待测像元进行光谱匹配检测的方法。该方法如下：第一，获得待处理的高光谱像元，初始化相关参数；第二，计算关于待测像元与标准光谱匹配的协整矩阵；第三，通过协整矩阵，判断待测像元和标准光谱是否属于同类目标地物；第四，输出光谱匹配结果。根据协整理论，光谱响应序列可以分解为长期趋势和短期波动，其中，长期趋势代表了光谱响应序列的整体信息，短期波动反映了局部差异。本发明的优点在于无需维数约简，基于协整理论的光谱匹配检测方法在消除局部差异的基础上考察成对光谱响应序列之间的整体性，鲁棒性强，检测性能好，适用范围广。

主权项

基于协整理论的光谱匹配检测方法，其特征在于该方法包括如下步骤：（1）获得待处理的高光谱数据，初始化相关参数：假设高光谱待测像元X=(x1,…,xi,…,xB)，xi代表高光谱待测像元第i个波段的光谱响应幅值，选定标准光谱Y=(y1,…,yi,…,yB)，yi代表标准光谱第i个波段的光谱响应幅值，其中，i=1,…,B，B代表高光谱像元的波段总数，设置合适的滞后阶数q和光谱匹配检测阈值η；（2）计算关于待测像元与标准光谱匹配的协整矩阵：记：zi=(xi,yi)T    (1)其中，zi是待测像元与标准光谱第i个波段的向量化表示，xi为高光谱待测像元第i个波段的光谱响应幅值，yi为标准光谱第i个波段的光谱响应幅值，i=1,…,B，B为高光谱像元的波段总数；根据协整理论，zi满足向量自回归模型： Z k = Σ i = 1 q Φ i Z k - i + δ - - - ( 2 ) 其中，k=q+1,…,B，Φi为2阶待定系数矩阵，Φi的值由最小二乘法求出，q为预设的滞后阶数，δ为误差项；记协整矩阵： Π = - I 2 × 2 + Σ i = 1 q Φ i - - - ( 3 ) 其中，I2×2是2阶单位矩阵；（3）通过协整矩阵构造迹统计量，完成待测像元与标准光谱匹配检测：协整理论认为，协整矩阵Π恰好代表了长期均衡，设Π的最大特征根为λmax，由此构造迹统计量Λtrace：Λtrace=‑B×ln |1‑λmax|    (4)其中，B为高光谱像元的波段总数；如果Λtrace>η，则待测像元X和标准光谱Y属于同类目标地物的像元；如果Λtrace≤η，则待测像元X和标准光谱Y不属于同类目标地物的像元；其中，η为预设的光谱匹配检测阈值；（4）输出高光谱像元匹配检测结果。