基于非负低秩稀疏关联制图的遥感图像分割方法技术

技术编号:13835058 阅读:195 留言:0更新日期:2016-10-15 14:43
基于非负低秩稀疏关联制图的遥感图像分割方法,属于遥感图像处理领域,本发明专利技术为解决高分辨率遥感图像纹理信息的高同质性导致遥感图像分割精度低的问题。本发明专利技术图像分割方法具体过程为:对遥感图像进行量化处理:将待处理输入图像利用K‑均值聚类的分类方法根据图像灰度级范围进行量化处理;提取图像纹理信息的局部直方图特征;对局部直方图特征矩阵l1/2范数约束进行低秩分解;构建低秩稀疏关联制图;利用关联制图约束的非负矩阵参数化方法分割特征矩阵,对于非负矩阵参数化方法分解的权重矩阵,通过去权卷积的方法在权重矩阵中寻找每个像素的特征向量所对应的类别最大权重,确定该像素所属的分割类别,实现图像分割。本发明专利技术用于遥感影像分割。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于纹理信息的遥感影像分割方法,属于遥感图像处理领域。
技术介绍
遥感图像分割一直是遥感信息目标识别、目标提取等应用领域重要的处理技术。在遥感信息处理领域,纹理信息作为一种重要的图像特征,广泛应用于图像分割领域。随着卫星传感器空间分辨率的不断提高,遥感图像目标区域内所包含的丰富纹理信息能够更精细化的表征目标复杂形态、结构及表面影像。针对遥感影像的纹理信息,通过纹理特征提取并结合相关图像分割算法实现对高分辨率的遥感影像分割,为遥感影像更精细化的目标级的分割与目标识别提供了可能。同时,遥感影像分割也能够为地图测绘与地图更新、城市规划、自然灾情监测及灾情评估提供有力的技术支持。在遥感图像分割过程中,纹理信息的特征化描述是遥感图像信息处理与分析领域所面临的一项重要挑战。传统的纹理特征提取方法通常是基于形态学算子描述目标区域所包含的纹理信息形状及结构。但是,针对分辨率更高、结构更加复杂的遥感图像纹理信息,目标所在局部区域内的纹理信息具有高同质性,同时像素间纹理信息的空间分布也具有较高的同构特性,因此传统的纹理特征提取方法往往不能准确的识别目标间的纹理差异,从而影响图像分割的精度。
技术实现思路
本专利技术目的是为了解决高分辨率遥感图像纹理信息的高同质性导致遥感图像分割精度低的问题,提供了一种基于非负低秩稀疏关联制图的遥感图像分割方法。本专利技术所述基于非负低秩稀疏关联制图的遥感图像分割方法,图像分割方法的具体过程为:步骤1、对遥感图像进行量化处理:将待处理的输入图像利用K-均值聚类的分类方法根据图像的灰度级范围进行量化处理,去除冗余灰度信息;原始图像为f(x,y;v),(x,y)为图像坐标,v∈[0,255]为图像灰度级范围;设置量化图像灰度级范围k,经过K-均值聚类方法分类后,量化后的图像为f(x,y;k);步骤2、提取图像纹理信息的局部直方图特征:输入量化后的图像,经过系统卷积运算在均值滤波器窗口w内统计每个像素纹理值的局部直方图特征,同时构建包括图像全部像素的局部直方图特征矩阵其中,m∈M,表示图像所有像素的数量;Lw表示输入图像的直方图变换,x∈X表示图像中每个像素的位置;步骤3、对局部直方图特征矩阵范数约束进行低秩分解:首先,通过范数约束的低秩分解对构建的纹理局部直方图矩阵进行分解;其次,利用增广拉格朗日优化方法求解出具有低秩稀疏特性、且能够描述每个特征间线性组合的最优解范数是指矩阵中所有元素的平方和的1/2次方;步骤4、构建低秩稀疏关联制图:首先对于低秩分解输出的最优解进行向量归一化处理,计算每个向量的范数,通过比较计算获得样本特征向量的最大范数每个特征除以获得归一化的系数矩阵同时根据公式构建关联制图矩阵;步骤5、利用关联制图约束的非负矩阵参数化方法分割特征矩阵,对于非负矩阵参数化方法分解的权重矩阵,通过去权卷积的方法在权重矩阵中寻找每个像素的特征向量所对应的类别最大权重,确定该像素所属的分割类别,实现图像分割。本专利技术的优点:本专利技术提出的基于非负低秩稀疏关联制图的遥感图像分割方法,面向高分辨率的遥感影像分割领域,能够解决不同空间分辨率下的遥感影像分割问题,并能够广泛应用于目标检测、目标识别等领域,能够为地图测绘与地图更新、城市规划、自然灾情监测及灾情评估等均有着重大的辅助分析意义。遥感图像分辨率的提高导致像素间具有高复杂度的纹理信息,本专利技术针对图像像素纹理信息的高同质性导致造成的遥感图像分割精度低的问题,提出一种基于非负低秩稀疏关联制图的图像分割方法,能够有效的不同空间高分辨率遥感影像的分割问题。附图说明图1是本专利技术所述基于非负低秩稀疏关联制图的遥感图像分割方法的原理图。具体实施方式具体实施方式一:下面结合图1说明本实施方式,本实施方式所述基于非负低秩稀疏关联制图的遥感图像分割方法,图像分割方法的具体过程为:步骤1、对遥感图像进行量化处理:将待处理的输入图像利用K-均值聚类的分类方法根据图像的灰度级范围进行量化处理,去除冗余灰度信息;原始图像为f(x,y;v),(x,y)为图像坐标,v∈[0,255]为图像灰度级范围;设置量化图像灰度级范围k,经过K-均值聚类方法分类后,量化后的图像为f(x,y;k);步骤2、提取图像纹理信息的局部直方图特征:输入量化后的图像,经过系统卷积运算在均值滤波器窗口w内统计每个像素纹理值的局部直方图特征,同时构建包括图像全部像素的局部直方图特征矩阵其中,m∈M,表示图像所有像素的数量;Lw表示输入图像的直方图变换,x∈X表示图像中每个像素的位置;步骤3、对局部直方图特征矩阵范数约束进行低秩分解:首先,通过范数约束的低秩分解对构建的纹理局部直方图矩阵进行分解;其次,利用增广拉格朗日优化方法求解出具有低秩稀疏特性、且能够描述每个特征间线性组合的最优解范数是指矩阵中所有元素的平方和的1/2次方;步骤4、构建低秩稀疏关联制图:首先对于低秩分解输出的最优解进行向量归一化处理,计算每个向量的范数,通过比较计算获得样本特征向量的最大范数每个特征除以获得归一化的系数矩阵同时根据公式构建关联制图矩阵;步骤5、利用关联制图约束的非负矩阵参数化方法分割特征矩阵,对于非负矩阵参数化方法分解的权重矩阵,通过去权卷积的方法在权重矩阵中寻找每个像素的特征向量所对应的类别最大权重,确定该像素所属的分割类别,实现图像分割。本实施方式中,范数约束下的矩阵具有低秩与稀疏的性质。具体实施方式二:本实施方式对实施方式一作进一步说明,步骤1对遥感图像进行量化处理的具体过程为:步骤1-1、获取距离每个初始量化灰度级最近的数据: c ( i ) = argmin j || v ( i ) - k j || 2 - - - ( 1 ) ]]>其中,v为输入图像的灰度值,i为图像像素的数量,k为将要量化的图像灰度级范围,j表示量化值中间变量,c表示图像量化后的灰度值,设置k=8;在此基础上,求出所有和初始量化灰度级距离最近的原始图像灰度级的距离均值: k j = Σ i = 1 m 1 { c ( i ) 本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于非负低秩稀疏关联制图的遥感图像分割方法,其特征在于,图像分割方法的具体过程为:步骤1、对遥感图像进行量化处理:将待处理的输入图像利用K‑均值聚类的分类方法根据图像的灰度级范围进行量化处理,去除冗余灰度信息;原始图像为f(x,y;v),(x,y)为图像坐标,v∈[0,255]为图像灰度级范围;设置量化图像灰度级范围k,经过K‑均值聚类方法分类后,量化后的图像为f(x,y;k);步骤2、提取图像纹理信息的局部直方图特征:输入量化后的图像,经过系统卷积运算在均值滤波器窗口w内统计每个像素纹理值的局部直方图特征,同时构建包括图像全部像素的局部直方图特征矩阵其中,m∈M,表示图像所有像素的数量;Lw表示输入图像的直方图变换,x∈X表示图像中每个像素的位置;步骤3、对局部直方图特征矩阵范数约束进行低秩分解:首先,通过范数约束的低秩分解对构建的纹理局部直方图矩阵进行分解;其次,利用增广拉格朗日优化方法求解出具有低秩稀疏特性、且能够描述每个特征间线性组合的最优解范数是指矩阵中所有元素的平方和的1/2次方;步骤4、构建低秩稀疏关联制图:首先对于低秩分解输出的最优解进行向量归一化处理,计算每个向量的范数,通过比较计算获得样本特征向量的最大范数每个特征除以获得归一化的系数矩阵同时根据公式构建关联制图矩阵;步骤5、利用关联制图约束的非负矩阵参数化方法分割特征矩阵,对于非负矩阵参数化方法分解的权重矩阵,通过去权卷积的方法在权重矩阵中寻找每个像素的特征向量所对应的类别最大权重,确定该像素所属的分割类别,实现图像分割。...

【技术特征摘要】
1.基于非负低秩稀疏关联制图的遥感图像分割方法,其特征在于,图像分割方法的具体过程为:步骤1、对遥感图像进行量化处理:将待处理的输入图像利用K-均值聚类的分类方法根据图像的灰度级范围进行量化处理,去除冗余灰度信息;原始图像为f(x,y;v),(x,y)为图像坐标,v∈[0,255]为图像灰度级范围;设置量化图像灰度级范围k,经过K-均值聚类方法分类后,量化后的图像为f(x,y;k);步骤2、提取图像纹理信息的局部直方图特征:输入量化后的图像,经过系统卷积运算在均值滤波器窗口w内统计每个像素纹理值的局部直方图特征,同时构建包括图像全部像素的局部直方图特征矩阵其中,m∈M,表示图像所有像素的数量;Lw表示输入图像的直方图变换,x∈X表示图像中每个像素的位置;步骤3、对局部直方图特征矩阵范数约束进行低秩分解:首先,通过范数约束的低秩分解对构建的纹理局部直方图矩阵进行分解;其次,利用增广拉格朗日优化方法求解出具有低秩稀疏特性、且能够描述每个特征间线性组合的最优解范数是指矩阵中所有元素的平方和的1/2次方;步骤4、构建低秩稀疏关联制图:首先对于低秩分解输出的最优解进行向量归一化处理,计算每个向量的范数,通过比较计算获得样本特征向量的最大范数每个特征除以获得归一化的系数矩阵同时根据公式构建关联制图矩阵;步骤5、利用关联制图约束的非负矩阵参数化方法分割特征矩阵,对于非负矩阵参数化方法分解的权重矩阵,通过去权卷积的方法在权重矩阵中寻找每个像素的特征向量所对应的类别最大权重,确定该像素所属的分割类别,实现图像分割。2.根据权利要求1所述的基于非负低秩稀疏关联制...

【专利技术属性】
技术研发人员:田澍张晔张钧萍宿南
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学
类型:发明
国别省市:黑龙江;23

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