【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及一種高光譜圖像處理及毀傷評(píng)估方法，具體涉及一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法。
技術(shù)介紹
1、遙感作為一種非接觸的遠(yuǎn)距離探測(cè)與數(shù)據(jù)獲取手段，廣泛應(yīng)用于國(guó)土資源、農(nóng)林、材料檢測(cè)識(shí)別等領(lǐng)域。在毀傷效果評(píng)估方面，通常利用視覺(jué)或者遙感圖像；基于變化檢測(cè)技術(shù)，通過(guò)分析毀傷前后同一區(qū)域的遙感影像間的差異，檢測(cè)出靶標(biāo)或目標(biāo)的毀傷信息。高光譜遙感具有圖譜合一的特點(diǎn)，集圖像信息與光譜信息于一體，其圖像信息可以反映探測(cè)對(duì)象的幾何形狀等信息，光譜信息能夠充分反映探測(cè)對(duì)象的物理結(jié)構(gòu)和化學(xué)差異，對(duì)探測(cè)對(duì)象材質(zhì)具有更精細(xì)的刻畫。靶標(biāo)或目標(biāo)被毀傷后，因其受爆炸、沖擊波等影響，靶標(biāo)材質(zhì)會(huì)散布到靶標(biāo)周圍一定范圍，或者靶標(biāo)被打擊后會(huì)對(duì)一定范圍內(nèi)的地表產(chǎn)生影響而導(dǎo)致異常，因而可以通過(guò)對(duì)靶標(biāo)材質(zhì)散布范圍或地表產(chǎn)生異常檢測(cè)實(shí)現(xiàn)毀傷范圍檢測(cè)。
2、在實(shí)際應(yīng)用中，高光譜存在同譜異物、同物異譜、混合像元、光譜信噪比較低等現(xiàn)象，這給其應(yīng)用效果帶來(lái)了負(fù)面影響，體現(xiàn)在材料識(shí)別、異常檢測(cè)等算法中，通常具有較高的虛警率，另外由于高光譜在400nm-2500nm范圍內(nèi)成像波段高達(dá)幾百個(gè)波段，所以星載高光譜遙感影像的空間分辨率較低，適合較大尺度的目標(biāo)研究，難以實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)或目標(biāo)被毀傷后毀傷范圍的檢測(cè)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的是解決現(xiàn)有星載高光譜遙感影像存在空間分辨率較低、單一方法虛警率較高，難以實(shí)現(xiàn)靶標(biāo)或目標(biāo)被毀傷后毀傷范圍檢測(cè)的技術(shù)問(wèn)題，而提供了一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法。
3、一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特殊之處在于，包括以下步驟：
4、1】獲取毀傷后靶標(biāo)區(qū)域的機(jī)載高光譜遙感影像原始數(shù)據(jù)；
5、2】對(duì)機(jī)載高光譜遙感影像原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到機(jī)載高光譜遙感影像及機(jī)載高光譜遙感影像的反射率數(shù)據(jù)；
6、3】利用地物光譜儀采集毀傷后靶標(biāo)區(qū)域的反射率數(shù)據(jù)，獲得地物光譜儀反射率數(shù)據(jù)；
7、4】對(duì)預(yù)處理地物光譜儀反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到平滑地物光譜儀反射率數(shù)據(jù)；
8、5】按照機(jī)載高光譜遙感影像反射率數(shù)據(jù)的波段數(shù)、光譜范圍及光譜分辨率重采步驟4】中所得的平滑地物光譜儀反射率數(shù)據(jù)，獲得重采后地物光譜儀反射率數(shù)據(jù)；
9、6】逐像元計(jì)算步驟2】中所得的機(jī)載高光譜遙感影像的反射率數(shù)據(jù)與步驟5】所得的重采后地物光譜儀反射率數(shù)據(jù)的余弦?jiàn)A角，獲得所有像元的光譜角；
10、7】逐像元計(jì)算步驟2】中預(yù)處理后的所有機(jī)載高光譜遙感影像的像元分別到目標(biāo)中心與背景中心之間的馬氏距離差值；
11、8】逐像元將步驟7】所得的馬氏距離差值與其對(duì)應(yīng)的步驟6】中所得光譜角做比值，獲得所有像元的相似度；
12、9】計(jì)算所有像元的相似度的均值和方差，并進(jìn)行二值分割，獲得二值圖像，將二值圖像中像素值大于閾值的區(qū)域作為毀傷范圍，完成單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)。
13、進(jìn)一步地，步驟1】具體為：
14、1.1、對(duì)機(jī)載高光譜傳感器定標(biāo)；
15、1.2、將定標(biāo)后的機(jī)載高光譜傳感器，按照標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集流程采集毀傷后靶標(biāo)區(qū)域的機(jī)載高光譜遙感影像原始數(shù)據(jù)；所述標(biāo)準(zhǔn)數(shù)據(jù)采集流程包括規(guī)劃航點(diǎn)、采集白板數(shù)據(jù)、采集標(biāo)準(zhǔn)反射率灰布數(shù)據(jù)及執(zhí)行航線。
16、進(jìn)一步地，步驟2】具體為：
17、對(duì)機(jī)載高光譜遙感影像原始數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理，得到機(jī)載高光譜遙感影像及浮點(diǎn)型機(jī)載高光譜遙感影像的反射率數(shù)據(jù)；所述預(yù)處理包括鏡頭校正、反射率提取、大氣校正、幾何校正及影像拼接；所述機(jī)載高光譜遙感影像的每個(gè)像元值代表地物反射率；每個(gè)像元值位于0～1.0之間。
18、進(jìn)一步地，步驟3】具體為：
19、3.1、對(duì)地物光譜儀定標(biāo)；
20、3.2、對(duì)定標(biāo)后的地物光譜儀進(jìn)行暗電流校正、地物光譜儀優(yōu)化，并利用地物光譜儀采集白板數(shù)據(jù)；
21、3.3、利用地物光譜儀采集毀傷后靶標(biāo)區(qū)域中靶標(biāo)材質(zhì)的反射率數(shù)據(jù)，獲得地物光譜儀反射率數(shù)據(jù)。
22、進(jìn)一步地，步驟4】中，對(duì)地物光譜儀反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行預(yù)處理包括對(duì)地物光譜儀反射率數(shù)據(jù)進(jìn)行格式轉(zhuǎn)換、導(dǎo)出、水汽吸收與噪聲波段去除以及平滑處理。
23、進(jìn)一步地，步驟5】具體為：
24、5.1、從步驟2】中機(jī)載高光譜遙感影像反射率數(shù)據(jù)中的任一像元提取像元光譜曲線；
25、5.2、將步驟4】中平滑地物光譜儀反射率數(shù)據(jù)的光譜范圍截取至與步驟5.1中所述像元光譜曲線的光譜范圍一致；
26、5.3、按照步驟5.1中所述像元光譜曲線的波段數(shù)與光譜分辨率，重采步驟5.2中截取后的平滑地物光譜儀反射率數(shù)據(jù)，獲得重采后地物光譜儀反射率數(shù)據(jù)。
27、進(jìn)一步地，步驟2】所得的機(jī)載高光譜遙感影像的反射率數(shù)據(jù)與步驟5.3所得的重采后地物光譜儀反射率數(shù)據(jù)是相同維度的向量。
28、進(jìn)一步地，步驟7】具體為：
29、7.1、計(jì)算步驟2】中機(jī)載高光譜遙感影像的所有像元的平均值m；
30、7.2、計(jì)算步驟2】中機(jī)載高光譜遙感影像的整幅圖像協(xié)方差矩陣τ-1；
31、7.3、通過(guò)下式逐像元計(jì)算整幅機(jī)載高光譜遙感影像的像元分別到目標(biāo)中心與背景中心之間的馬氏距離差值d(x)：
32、
33、式中，d為重采后地物光譜儀的反射率數(shù)據(jù)，x為像元值。
34、進(jìn)一步地，步驟9】具體為：
35、9.1、計(jì)算步驟8】中獲得的所有像元的相似度的均值u；
36、9.2、計(jì)算步驟8】中獲得的所有像元的相似度的方差σ；
37、9.3、利用下式對(duì)步驟8】中獲得的所有像元的相似度做二值分割，獲得二值圖像；
38、
39、式中，binaryimg表示分割后的像元值，piexl表示相似度；
40、9.4、將二值圖像中像素值為1的區(qū)域作為毀傷范圍，完成單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)。
41、進(jìn)一步地，步驟2】中大氣校正采用標(biāo)準(zhǔn)反射率灰布完成；
42、步驟3.3】中毀傷后靶標(biāo)材質(zhì)的反射率數(shù)據(jù)為不少于5條反射率數(shù)據(jù)的平均值。
43、本專利技術(shù)的有益效果：
44、1、本專利技術(shù)一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，利用機(jī)載高光譜遙感影像和地物光譜儀，提取毀傷靶標(biāo)材質(zhì)散布范圍或者毀傷范圍，其不需要與毀傷前遙感影像對(duì)比進(jìn)行變化檢測(cè)獲取毀傷范圍，減少了圖像配準(zhǔn)、變化檢測(cè)等處理過(guò)程，降低了系統(tǒng)性處理誤差，且彌補(bǔ)了現(xiàn)有星載高光譜遙感影像存在空間分辨率較低的問(wèn)題。
45、2、本專利技術(shù)一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，利用馬氏距離差值與其對(duì)應(yīng)的光譜角的比值，有效地降低了毀傷范圍識(shí)別的虛警率，有效地提升了毀傷范圍檢測(cè)效果。
46、3、本專利技術(shù)一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，可應(yīng)用于其他場(chǎng)景下目標(biāo)材質(zhì)本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于，步驟1】具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于，步驟2】具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于，步驟3】具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于，步驟5】具體為：
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于：
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于，步驟7】具體為：
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于，步驟9】具體為：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于：
【技術(shù)特征摘要】
1.一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于，步驟1】具體為：
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于，步驟2】具體為：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于，步驟3】具體為：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述一種單時(shí)相機(jī)載高光譜遙感毀傷范圍檢測(cè)方法，其特征在于：
...【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王培忠，曹冬祥，吳睿，倪維平，高天磊，丁偉健，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：西北核技術(shù)研究所，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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