1.一種基于空譜信息結(jié)合的高光譜艦船檢測(cè)方法,其特征在于,包括如下步驟:
步驟1,對(duì)原始高光譜圖像進(jìn)行光譜采集,分別構(gòu)建艦船目標(biāo)光譜子空間和非目標(biāo)光譜子空間,其中非目標(biāo)包括偽目標(biāo)和背景;
步驟2,光譜波段篩選:
步驟2.1,計(jì)算目標(biāo)光譜子空間中所有目標(biāo)光譜的均值,作為均值目標(biāo)光譜,從非目標(biāo)光譜子空間中任意選取K條非目標(biāo)光譜,將均值目標(biāo)光譜與選取的K條非目標(biāo)光譜放置在同一坐標(biāo)系中;
步驟2.2,設(shè)置滑動(dòng)窗口;
步驟2.3,計(jì)算在滑動(dòng)窗口內(nèi)的均值目標(biāo)光譜分別與K條非目標(biāo)光譜的歸一化歐氏距離其中xt為均值目標(biāo)光譜向量,xkt為第k條非目標(biāo)光譜向量,其中k=1,2,3…K;
步驟2.4,將步驟2.3得到的K個(gè)歸一化歐氏距離進(jìn)行閾值分割,記錄最優(yōu)分割閾值所對(duì)應(yīng)的目標(biāo)函數(shù)值S,其中最優(yōu)分割閾值為使目標(biāo)函數(shù)值S最大的分割閾值;
步驟2.5,移動(dòng)滑窗,利用步驟2.3~步驟2.4的方法計(jì)算該滑窗內(nèi)的最大的目標(biāo)函數(shù)值S;重復(fù)執(zhí)行步驟2.5,直至滑動(dòng)窗口遍歷整條均值目標(biāo)光譜;
步驟2.6,選擇具有最大S的滑動(dòng)窗口對(duì)應(yīng)的光譜波段作為保留光譜波段,在步驟1的目標(biāo)光譜子空間和非目標(biāo)光譜子空間中,清空保留光譜波段外的其他光譜波段,構(gòu)成新的目標(biāo)光譜子空間和非目標(biāo)光譜子空間;
步驟3,對(duì)原始高光譜圖像進(jìn)行海陸分割,得到水域高光譜圖像:
首先對(duì)原始高光譜圖像中所有波段的圖像在光譜維求統(tǒng)計(jì)均值,得到一幅均值二維圖像;然后利用閾值分割方法對(duì)均值二維圖像進(jìn)行海陸閾值分割,得到初步水域圖像,將初步水域圖像中連通域中的像素個(gè)數(shù)大于設(shè)定閾值的連通域剔除,得到最終水域圖像,稱原始高光譜圖像中最終水域圖像所對(duì)應(yīng)的部分為水域高光譜圖像;
步驟4,對(duì)步驟3得到的水域高光譜圖像進(jìn)行RX異常檢測(cè),得到水域檢測(cè)結(jié)果,將原始高光譜圖像中除水域高光譜圖像外的其他區(qū)域統(tǒng)一設(shè)置為水域檢測(cè)結(jié)果的最小值,得到其他區(qū)域結(jié)果,將水域檢測(cè)結(jié)果和其他區(qū)域結(jié)果放在一張空白二維灰度圖像中,得到異常檢測(cè)后的二維灰度圖像;
步驟5,對(duì)步驟4得到的二維灰度圖像進(jìn)行異常區(qū)域篩選:
對(duì)所述步驟4得到的二維灰度圖像進(jìn)行二維本征模態(tài)分解,得到一系列本征模態(tài),將分解得到的不同本征模態(tài)對(duì)應(yīng)的圖像按照從高頻到低頻的順序排列,取前N個(gè)圖像進(jìn)行線性疊加構(gòu)成新的檢測(cè)結(jié)果圖,N≥2,然后對(duì)新的檢測(cè)結(jié)果圖進(jìn)行0到1之間的歸一化,采用設(shè)定的閾值將歸一化后的圖像二值化;
對(duì)于二值化后的圖像中值為0的像素,不進(jìn)行后續(xù)處理;對(duì)于二值化后的圖像中值為1的像素,將連通域中的像素個(gè)數(shù)大于設(shè)定閾值的連通域剔除,得到異常像素;
步驟6,利用判別函數(shù):T(x)=||x-Ct×at||2-||x-Cb×ab||2得到艦船目標(biāo)判讀結(jié)果;其中x為步驟5得到的異常像素所對(duì)應(yīng)的光譜向量,Ct為光譜字典C的目標(biāo)字典部分,Cb為光譜字典C的非目標(biāo)字典部分,光譜字典C通過(guò)將步驟2.6獲取的新的目標(biāo)光譜子空間和非目標(biāo)光譜子空間中的光譜向量按列保存在矩陣中獲得,C=[CtCb],x=[CtCb]×a,其中a為光譜字典C的稀疏系數(shù),a包括目標(biāo)系數(shù)at與非目標(biāo)系數(shù)ab;
若艦船目標(biāo)判讀結(jié)果即T(x)不小于0,則向量x為目標(biāo),反之,若該結(jié)果小于0,向量x為非目標(biāo),得到艦船目標(biāo)最終結(jié)果。
2.如權(quán)利要求1所述的一種基于空譜信息結(jié)合的高光譜艦船檢測(cè)方法,其特征在于,所述步驟3中,采用改進(jìn)的OTSU閾值分割方法對(duì)均值二維圖像進(jìn)行海陸閾值分割,其中改進(jìn)的OTSU閾值分割方法的目標(biāo)函數(shù)為其中Th為分割閾值,Sb為分割后水和非水的類間方差,S1為水的類內(nèi)方差。
3.如權(quán)利要求1所述的一種基于空譜信息結(jié)合的高光譜艦船檢測(cè)方法,其特征在于,所述步驟4的RX異常檢測(cè)中,將水域高光譜圖像的每一個(gè)像元光譜輸入檢測(cè)算子DRX(y)=(y-μy)TCy-1(y-μy)進(jìn)行檢測(cè),其中上標(biāo)T表示轉(zhuǎn)置,上標(biāo)-1表示求逆,y為水域高光譜圖像的像元光譜向量,μy為水域高光譜圖像中像元光譜向量的均值,Cy為水域高光譜圖像中像元光譜向量的協(xié)方差矩陣。
4.如權(quán)利要求1所述的一種基于空譜信息結(jié)合的高光譜艦船檢測(cè)方法,其特征在于,所述步驟5中的N=2。
5.如權(quán)利要求1所述的一種基于空譜信息結(jié)合的高光譜艦船檢測(cè)方法,其特征在于,所述步驟1中的光譜采集包括從星地聯(lián)合光譜庫(kù)中采集、直接在高光譜數(shù)據(jù)中認(rèn)為標(biāo)定或光譜端元提取。
6.如權(quán)利要求1所述的一種基于空譜信息結(jié)合的高光譜艦船檢測(cè)方法,其特征在于,所述步驟3和步驟5中,將連通域中的像素個(gè)數(shù)大于20的連通域剔除。