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专利号: 2016106643988
申请人: 盐城师范学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于尺度参数自动优化的高分遥感影像非监督分割方法,其特征在于,主要包括三个步骤:1)基于局域同质性指标的J-value的自适应SP选择,从而确定了最佳多尺度J-image序列;2)基于尺度间对象边界约束策略的图像分割,实现了由粗到精的多尺度分割;

3)基于多特征的区域合并,以应对分割结果中可能存在的过分割现象。

2.如权利要求1所述的基于尺度参数自动优化的高分遥感影像非监督分割方法,其特征在于,基于局域同质性指标的J-value的自适应SP选择中:多尺度J-image的计算过程如下:首先对原始影像在LUV空间进行颜色量化;在量化影像中,设定以像素z为中心尺寸为M×M(M即为SP)像素的窗口Z,并将窗口中的每个像素的坐标z(x,y)作为其像素值,且z(x,y)∈Z;同时将窗口中的角点去除;

设量化影像中灰度级总数为P,令Zp为窗口Z中属于灰度级p的所有像素的集合,mp为所有属于灰度级p的像素对应的像素均值,则窗口Z中属于同一灰度级像素的方差的和可表示为:

窗口Z内所有像素的总体方差可表示为:

则局部同质性指标J-value可定义为:

J-value=(ST-SW)/SW   (3)

此时,将像素z对应的J-value作为该像素的像素值,遍历整幅量化影像,可获得SP为M时的J-image,通过改变SP可获得多尺度的J-image序列;

基于J-value的自适应SP选择策略的步骤为:

Step1:计算SP为M(M=5,6....N)时的J-image序列,其中M=5是J-image允许的最小窗口尺寸,N代表了最粗糙尺度的J-image;

Step2:计算所有尺度J-image下的像素J-value均值 并构建 曲线。

Step3:在众多 曲线的拐点中,仅选择一些最为突出的拐点,这些拐点应满足

3.如权利要求2所述的基于尺度参数自动优化的高分遥感影像非监督分割方法,其特征在于,在分割阶段,提出基于尺度间对象边界约束的分割策略;设最佳J-image序列包含L个尺度,可表示为Sk(k=1,2...L),具体实现过程如下:Step1:首先对最粗糙尺度S1进行分割。根据公式(4)确定阈值T1进行种子区域提取,其中μk和σk分别表示尺度Sk中所有像素的J-value均值和方差;

Tk=μk-0.2σk,(k=1,2...L)   (4)

在S1中,所有J-value值小于T1的像素采用四连接方法构成联通区域,作为一个个种子区域;以种子区域为起点,按照上下左右四个方向以J-value值从小到大的顺序进行区域增长,相邻区域发生交汇时的边界就构成了S1下的分割结果;

Step2:将上一尺度的对象边界映射到当前尺度并进行修正;将当前尺度J-image转化为一幅二值图像,仅保留通过尺度间映射提取的对象边界,并进行形态学膨胀操作。膨胀结构单元尺寸设定为M×M像素,M为当前尺度的SP;利用膨胀后的边界将当前尺度J-image划分为一个个独立的种子区域,并对这些种子区域按照J-value值从小到大进行区域增长,相邻区域发生交汇时的边界即为边界修正的结果;

对于内部均质程度较高的对象即认为其已与实际地物类型匹配,在当前尺度下不再进行分割;判断规则为该对象内部的J-value均值应小于当前尺度对应的阈值Tk;在此基础上,根据阈值Tk对剩余对象进行分割,分割过程与尺度1相同,并将分割结果映射到下一尺度;

Step3:重复Step2的分割过程,直到尺度L分割完毕,从而获得初步的分割结果。

4.如权利要求3所述的基于尺度参数自动优化的高分遥感影像非监督分割方法,其特征在于,根据最佳SP计算原始影像每个波段对应性多尺度J-image序列;设原始影像包含F个波段,对于任意一个对象q,定义特征向量Jqf=(Jq1,Jq2,…,JqF),其中每个分量代表了对象q在每个波段L个尺度J-image下的J-value均值,那么对于任意波段f(f=1,2…F),有通过判断相邻对象qA和qB的特征向量间的欧式距离来判断其相似程度,如公式(5)所示。

采用RAG来进行区域合并,具体过程如下:

Step1:根据尺度L中的分割结果,生成所有相邻对象的RAG;

Step2:选择与任一对象qA相邻的所有对象,根据公式(5)计算欧式距离;

Step3:若存在对象qB满足D(qA,qB)≤0.1,则认为qA和qB属于同一对象,合并qA和qB并生成新的RAG;否则,返回Step2;

Step4:重复Step2至Step3,遍历所有对象,获得最终分割结果。