[发明专利]基于光谱空间映射与纯化的对象光谱特征提取方法

摘要

本发明是一种基于光谱空间映射与纯化的对象光谱特征提取方法。首先根据全色与多光谱图像像元之间的空间关系映射得到全色图像初始光谱特征空间S；其次基于全色图像分割结果O定义多光谱像元对象纯度，得到多光谱像元对象纯度图；最后设定对象纯度阈值和与全色图像同大小的标记图像B，对象纯度高于阈值对应B的位置记为1，低于阈值对应B的位置记为0，结合S、B和O统计对象内标记为1的像元初始映射光谱特征的均值得到对象的光谱特征。本发明适用于高分辨率遥感图像单一数据源全色与多光谱图像之间或者多种分辨率数据源间面向对象分析过程中对象的光谱特征提取，可广泛应用于面向对象的专题目标识别、土地覆盖分类与变化检测等领域。

主权项

基于光谱空间映射与纯化的对象光谱特征提取方法，其步骤为：第一步：生成高分辨率遥感全色图像的初始光谱特征空间S根据高分辨率遥感全色图像与低分辨率遥感多光谱图像之间的分辨率比，建立图像像元之间的空间映射关系，以分辨率比为1:4的遥感数据为例，多光谱图像上的一个像元对应全色图像上一个4×4的图像块，是一种一对多的空间映射关系，给定全色图像上的一个像元坐标就能求得对应的多光谱图像上的像元坐标，对应的坐标位置计算公式如下：x'i＝Int((xi‑1)/4)+1y'i＝Int((yi‑1)/4)+1上述两个公式中，Int()函数表示向下取整，(xi’,yi’)表示多光谱像元的行列位置，(xi,yi)表示全色图像中像元的行列位置，根据高分辨率全色遥感图像与低分辨率多光谱遥感图像像元之间的空间对应关系，可以将低分辨率多光谱图像像元的光谱信息直接映射赋值到全色图像的每个像元上，形成全色图像的初始光谱特征空间S；第二步：基于高分辨率全色图像分割结果O，定义低分辨率多光谱图像像元的对象纯度以分辨率比为1:4的遥感数据为例，低分辨率多光谱图像上的1个像元对应高分辨率全色图像上的16个像元，全色图像上的16个像元可能会隶属于不同的分割对象，如果一个多光谱像素对应的全色图像子块完整的落在同一个分割对象内，那么相应的位置上全色图像像元应该被赋予相同的光谱向量数值，但是，如果一个多光谱像元落在两个甚至多个对象上，那么该多光谱像元认为可能是由多种地物混合而成，直接映射赋值方式会产生光谱的不确定性，因此，为了消除这种地物混合多光谱像元的影响，定义多光谱图像中像元的对象纯度来度量多光谱像元是属于一个对象还是多个对象，计算公式如下：P=NMaxObjectNMax]]>公式中P表示多光谱图像中像元的对象纯度，NMax表示一个低分辨率多光谱像元对应的高分辨率全色图像块的像素个数，由高分辨率全色与低分辨率多光谱图像分辨率的比值确定，以分辨率比1：4为例，NMax则为16，NMaxObject表示多光谱像元对应的全色图像块中面积最大对象对应的像素数，通过对所有的多光谱像元计算，得到多光谱图像的对象纯度图Mp；第三步：基于全色图像的初始光谱特征空间S和多光谱像元的对象纯度图MP，计算对象的光谱特征在通过光谱空间映射机制得到全色图像的像元光谱特征的过程中，人为设定一个多光谱像元对象纯度阈值Tp和一个与全色图像相同大小的标记图像B，对于Mp中对象纯度大于等于阈值的多光谱像元对应的标记图像像元位置标记为1，对于Mp中小于对象纯度阈值的多光谱像元对应的标记图像像元位置标记为0，最后结合初始光谱特征空间S和标记图像B，统计对象内部标记值为1的像元初始映射光谱特征的均值来表示该对象的光谱特征；依次对分割结果O上的每个对象，按照第一至三步的方法进行对象的光谱特征提取就得到整个分割图像面向对象的光谱特征空间；对于多种不同分辨率数据源的情况，需要将最高分辨率全色图像依次与多源的多光谱图像分别组成图像对，采用上述方法步骤分别进行对象特征提取，最终组成了对象的多源光谱特征空间。