资源描述：
《基于核方法的光谱角制图模型及其在高光谱图像分割中的...》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。
1、遥感信息!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!理论研究!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!2005.6基于核方法的光谱角制图模型及其在高光谱图像分割中的应用,杨新,唐宏,宋金玲,刘宝元(北京师范大学地理学与遥感科学学院,北京师范大学环境演变与自然灾害教育部重点实验室,北京100875;陕西省气象科学研究所,陕西西安710015;上海交通大学图像处理与模式识别研究所,上海200030)摘要:在分析传统光谱角制图方法的几何属性和相似性度量特点的基础上,提出一种新的光谱相似性度量方法。该方法首先利
2、用非线性变换将原始光谱向量变换到一个新的特征空间。其次,在特征空间中,利用协方差矩阵的非零特征向量构造了一组正交基,并将变换后的光谱向量投影到特征空间中的正交基上。高光谱图像分割实验结果表明该方法在光谱相似性度量上优于传统的光谱角制图方法。关键词:光谱角制图;主成分分析;相似性度量;图像分割中图分类号:P237.3!!文献标识码:A!!文章编号:1000-3177(2005)82-0020-04!!如果用光谱向量的模去归一化光谱向量,则(1)式可以1!引!言写成:高光谱成像是遥感技术发展的前沿技术之一。国内外S
3、AM=R∀T(2)许多光谱成像仪可以提供几十乃至几百个波段的光谱波段,!!其中,SAM等于cos,R=r和T=t分别为#r##r#如一景图像的AVIRIS数据量约140兆。面对这样大容量归一化参考和测试光谱向量。(2)式可以被看成一个标准的的遥感数据,常规的数据处理方法如图像分割、分类、压缩线性变换。因此,SAM是一个广义线性相似性度量方法。[1]等显然已不能适应高光谱数据处理的要求,需要发展专门从几何的角度来看,SAM相似性度量的结果是将测试光谱的技术方法。从不同的角度出发,在高光谱数据处理
4、中存在向量投影到参考光谱所诱导的单位球上,如图1所示。[2]三个不同的空间概念,即图像空间、光谱空间和特征空间。在图像空间的一个像素可以展开成光谱空间中的一条曲线。在地物分类或识别过程中,所有的特征构成了光谱的特征空间。在光谱空间,光谱曲线又可以被看成高维特征空间中的一个点。在特征空间中,光谱角制图(SAM)通常被用于计算两个光谱之间的夹角,即两个光谱之间的相似性。两个光谱之间的夹角越小,说明两者的相似性越大。光谱角制图(SAM)压缩了图像光谱信息,提高了图像处理算法的效率。本文在分析传统光谱角制图方法的基础上
5、,提出一种新的光谱相似性度量方法。2!光谱角制图的几何属性及其相似性度量的特性图1!SAM光谱投影几何模型2.2!SAM相似性度量的几何属性2.1!光谱角制图的几何属性相似性及其度量是任何事物抽象过程中的一个核心概SAM得用参考光谱与测试光谱之间的夹角来表示它们之间的相似程度,如下式所示:念之一,两千多年来它一直是一个颇具争议且尚未解决的问[5]r∀t题之一。相似性的基本问题是在特征空间中定义一个相=arccos#r#∀#t#(1)似性尺度[6]。然而,从不同的角度来说,对于相同的两个物!!其中,是
6、光谱之间的夹角,向量r和t分别是参考光体,可能会出现完全不同的度量结果。此外,由于相似性度谱和测试光谱向量。量往往会加入评判者的主观概念。因此,只有能适当地表达评判者主观概念的相似性度量才是适宜的。所以,任何一个收稿日期:2005-05-23!!修订日期:2005-06-29基金项目:国家自然科学基金重点项目东北黑土区土壤侵蚀机理与土地退化预警(40235056)作者简介:杨新(1976~),女,河北辛集人,博士研究生,主要从事资源环境遥感应用研究。!Email:yangxinxin-3@sohu.com。
7、202005.6!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!理论研究!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!遥感信息相似性尺度都很难做到适合于一般意义上的相似性度量的3!基于核方法的SAM应用。从严格的数学理论来说,一个几何相似性尺度d(x,y)至少满足度量空间的三个基本条件:在欧氏空间,向量R可以表示为,(1)非负性:d(x,y)∃0,如果x=y,则d(x,y)=0R=(r1e1,),rnen)(7)(2)对称性:d(x,y)=d(y,x)(3)!!其中{e1,),en}是正交基,满足(3)三角不对
8、式:d(x,y)%d(x,z)+d(z,y)1,i=jeiej=,和#ei#=1,i,j∗[1,n](8)!!从图1可以看到,SAM实际就是两个光谱在单位球上0,i&j投影点之间大圆上圆弧的弧长。因此,它显然满足度量空间!!因此,在欧氏空间中,两个向量的内积:的三个基本条件。此外,它还具有以下两个显著的特点:n1212RR=+riri(9)(1)同方向上的所有光谱均具有相同的
