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专利号: 2021100602773
申请人: 西安电子科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-07
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于多波段熵率超像素分割的高光谱图像分类方法,其特征在于,包括如下步骤:

(1)对高光谱图像进行多波段熵率超像素分割:(1a)输入一幅包含K类不同地物的高光谱图像 和对应的标签图 其中,K≥2, 表示空间符号,m表示X和Y行像素点个数、n表示X和Y列像素点个数,b表示X的光谱波段数;

(1b)在量化区间[0,L]内对X中第i个光谱波段的二维图像 中每个像素点的值xp,q进行均匀量化,得到均匀量化后的二维图像X′i,其中,i∈[1,b],xp,q的均匀量化公式为:

其中,xp,q表示图像Xi第p行第q列像素点的值,p∈[1,m],q∈[1,n],x′p,q表示xp,q均匀量化的值,min(·)表示取最小值操作,max(·)表示取最大值操作,ceil(·)表示向下取整操作;

(1c)对每个二维图像X′i进行熵率超像素分割,得到C个超像素Ui={ui1,ui2,...,uij,...,uiC,},j∈[1,C],并将uij中所有像素点的值设为j,得到每个二维图像X′i对应的二维分割标签图像Si,然后将b个二维分割标签图像组合成分割标签图像 其中,uij表示第j个超像素;

(2)获取训练集和测试集:

(2a)对高光谱图像X和分割标签图像S分别进行标准化处理,并对标准化后的X和标准化后的S分别沿光谱维度方向进行降维,得到预处理后的高光谱图像 和预处理后的分割标签图像 其中,b1表示X′的通道数,b2表示S′的通道数,1≤b1+b2≤b;

(2b)沿光谱维度方向对X′与S′进行组合,得到组合图像(2c)采用分层抽样方法从X″中随机抽取w个像素点组成训练集Xtrain={x1,x2,...,xt,...,xw},并从标签图Y中取出对应的w个像素点组成训练标签集Ytrain={y1,y2,...,yt,...yw},将X″中剩余的m×n‑w个像素点作为测试集Xtest,其中,w≤m×n,t∈[1,w],xt表示Xtrain中第t个样本,yt表示xt对应的标签,yt∈[1,K];

(3)对多分类支持向量机分类器进行训练:(3a)初始化数量与高光谱图像X地物类别K相同的多二分类支持向量机分类器M={M1,M2,...,Mk...,MK},每个二分类支持向量机分类器Mk的核函数为径向基核函数,其中,k∈[1,K];

(3b)对训练标签集Ytrain中的每个标签yt进行二值化,得到二值化后的训练标签集并将Xtrain和 作为每个二分类支持向量机分类器Mk的输入,通过径向基核函数对Xtrain中的每两个样本xt与xt′进行内积计算,得到内积集合Dtrain={dt,t′|1≤t≤w,1≤t′≤w},并通过Dtrain和 对Mk的支持向量集进行求解,得到训练好的多分类支持向量机分类器M′,其中,dt,t′表示对xt与xt′的内积,xt′表示Xtrain中第t′个样本,yt的二值化公式为:

其中, 表示yt二值化后的训练标签;

(4)获取高光谱图像的分类结果:

将测试集Xtest作为训练好的多分类支持向量机分类器M′的输入进行分类,得到测试集Xtest中每个测试样本的标签。

2.根据权利要求1所述的基于多波段熵率超像素分割的高光谱图像分类方法,其特征在于,步骤(2a)中所述的对高光谱图像X和分割标签图像S分别进行标准化处理,标准化公式的表达式为:

其中,xp,q,i表示高光谱图像X或分割标签图像S第p行第q列第i个波段的值, σ分别表示X或S中所有元素的均值和标准差。

3.根据权利要求1所述的基于多波段熵率超像素分割的高光谱图像分类方法,其特征在于,步骤(3b)中所述的通过径向基核函数对Xtrain中的每两个样本xt与xt′进行内积计算,计算公式为:

其中,exp(·)表示以e为底数的指数函数,||·||表示求二范数操作,σ表示径向基核函数的作用宽度。