用于高光谱遥感图像目标检测的特性谱段选择方法及系统与流程
本发明涉及图像检测领域，尤其涉及一种用于高光谱遥感图像目标检测的特性谱段选择方法及系统。
背景技术：
1、由于星载传感器获取的高光谱遥感图像是在同一场景中记录数百个狭窄且连续的光谱带中的信息，具有较高的光谱分辨率，有利于记录目标与背景之间细微差异，在地物目标检测识别等方面具有重要的实用意义。
2、但是高光谱影像普遍存在空间分辨率低、波数多信息冗余、噪声干扰大等问题。因此在面向目标检测应用中，如何从复杂的上百个谱段中选择适合目标检测的优选谱段成为难点。现行主流的高光谱特性谱段选择方法一般是依据一定的评价准则函数进行谱段组合搜索从而达到降维的目的，只是从解决谱段信息冗余方面入手提升特性了谱段选择效果，而并没有对应用，如目标检测性能等入手进行特性谱段选择。
3、公开号为cn118229955a，名称为“一种高光谱目标检测方法、系统、装置和介质”的中国发明专利，包括：待检测高光谱图像进行聚类处理，得到空间子区域；基于每个所述单波段图像的每个空间子区域进行自适应二维奇异谱分析，得到重建高光谱图像；采用约束能量最小化算法确定每个像素为目标像素的概率分数，基于所述概率分数确定目标字典和背景字典；基于所述目标字典和所述背景字典，通过稀疏表达模型对所述重建高光谱图像中的每个像素进行表征，得到背景表征残差和目标表征残差；基于所述背景表征残差和所述目标表征残差的差值，确定输出结果，根据所述输出结果确定所述目标对象的检测结果。实现了目标探测性能更出色，能更加准确高效地检测识别目标，具有优越性能的技术效果。但是并未公开如何基于信杂比针对性提升目标检测效果的技术方案。
技术实现思路
1、为解决上述现有技术中存在的技术问题，本发明的目的在于提供用于高光谱遥感图像目标检测的特性谱段选择方法及系统，解决了高光谱谱段信息冗余的问题，又能针对性提升目标检测效果，可以提升后续基于目标检测应用性能。
2、为实现上述发明目的，本发明提供一种用于高光谱遥感图像目标检测的特性谱段选择方法，步骤如下：
3、获取同一卫星采集的n个高光谱遥感图像数据，每个高光谱遥感图像数据均包括m个谱段；其中，n、m均为大于1的正整数；
4、对每个高光谱遥感图像数据中的每个谱段均进行目标检测；根据目标检测结果判断是否有效识别，如果满足预设的有效识别条件，则记录为一次有效识别事件，并计算对应的信杂比，进而统计得到个有效识别事件；
5、基于个有效识别事件对应的信杂比，确定一个信杂标准值；使得不低于比例的有效识别事件的信杂比高于信杂标准值；
6、对于每个谱段i，基于对应的有效识别事件数量，统计信杂比高于信杂标准值的有效识别事件的比例；如果，则保留该谱段；并将所有保留的谱段作为初始的选取谱段；
7、其中，i为谱段的编号；；为冗余比例，且；
8、采用自适应的方式对初始的选取谱段边界进行调节，得到最终的谱段范围；
9、目标识别指标包括目标识别率和虚警率中的至少一种。
10、根据本发明的一个技术方案，确定信杂标准值的过程包括：
11、建立谱段-信杂比坐标图；
12、谱段-信杂比坐标图为二维直角坐标系，横坐标为谱段编号、纵坐标为信杂比；
13、基于每个有效识别事件对应的谱段和信杂比，在谱段-信杂比坐标图中的对应坐标绘制表征有效识别事件的表征点；
14、确定一条平行于x轴的信杂比标准线；使得位于信杂比标准线上方的表征点在所有表征点中的比例为；
15、获取信杂比标准线的纵坐标值，作为确定信杂标准值。
16、根据本发明的一个技术方案，采用自适应的方式对初始的选取谱段边界进行调节，得到最终的谱段范围，包括：
17、基于初始选取的谱段范围对所有高光谱遥感图像数据进行目标检测，分别得到基准目标检测率和基准虚警率；
18、对初始选取的谱段范围两端边界分别进行调节，且每次调节后均基于调节后的谱段范围对所有高光谱遥感图像数据进行目标检测，得到当前目标检测率和当前虚警率；
19、调节为以设定的谱段步长扩展或缩小谱段范围；
20、如果当前目标检测率小于基准目标检测率、或当前虚警率大于基准虚警率，则判定目标识别指标相对于初始的谱段范围变劣，并终止调节；
21、将导致目标识别指标变劣前的最近一次谱段范围，作为最终选取的谱段范围。
22、根据本发明的一个技术方案，信杂比的计算过程，包括：
23、将高光谱遥感图像数据处理为二维遥感图像；
24、基于所标注的目标区域，计算得到目标像素均值；
25、基于背景区域，计算得到背景像素均值和背景像素标准差；
26、背景区域为二维遥感图像中排除目标区域的区域；
27、通过下式计算得到信杂比：
28、。
29、根据本发明的一个技术方案，目标区域是第一边长为、第二边长为的矩形区域；
30、背景区域的第一边长为，第二边长为；
31、其中，=3~5；
32、目标区域位于背景区域的正中位置。
33、本发明还提供一种用于高光谱遥感图像目标检测的特性谱段选择系统，包括：
34、信杂比标准值提取模块，用于获取同一卫星采集的n个高光谱遥感图像数据，每个高光谱遥感图像数据均包括m个谱段；其中，n、m均为大于1的正整数；
35、以及，用于对每个高光谱遥感图像数据中的每个谱段均进行目标检测；根据目标检测结果判断是否有效识别，如果满足预设的有效识别条件，则记录为一次有效识别事件，并计算对应的信杂比，进而统计得到个有效识别事件；
36、以及，用于基于个有效识别事件对应的信杂比，确定一个信杂标准值；使得不低于比例的有效识别事件的信杂比高于信杂标准值；
37、特性谱段敏感性分析模块，用于对于每个谱段i，基于对应的有效识别事件数量，统计信杂比高于信杂标准值的有效识别事件的比例；如果，则保留该谱段；并将所有保留的谱段作为初始的选取谱段；
38、其中，i为谱段的编号；；为冗余比例，且；
39、以及，用于采用自适应的方式对初始的选取谱段边界进行调节，得到最终的谱段范围；
40、目标识别指标包括目标识别率和虚警率中的至少一种。
41、根据本发明的一个技术方案，信杂比标准值提取模块，包括：
42、坐标图生成模块，用于建立谱段-信杂比坐标图；
43、谱段-信杂比坐标图为二维直角坐标系，横坐标为谱段编号、纵坐标为信杂比；
44、表征点标记模块，用于基于每个有效识别事件对应的谱段和信杂比，在谱段-信杂比坐标图中的对应坐标绘制表征有效识别事件的表征点；
45、信杂比标准值确定模块，用于确定一条平行于x轴的信杂比标准线；使得位于信杂比标准线上方的表征点在所有表征点中的比例为；
46、获取信杂比标准线的纵坐标值，作为确定信杂标准值。
47、根据本发明的一个技术方案，信杂比标准值提取模块，还包括：
48、自适应调节模块，用于：
49、基于初始选取的谱段范围对所有高光谱遥感图像数据进行目标检测，分别得到基准目标检测率和基准虚警率；
50、对初始选取的谱段范围两端边界分别进行调节，且每次调节后均基于调节后的谱段范围对所有高光谱遥感图像数据进行目标检测，得到当前目标检测率和当前虚警率；
51、调节为以设定的谱段步长扩展或缩小谱段范围；
52、如果当前目标检测率小于基准目标检测率、或当前虚警率大于基准虚警率，则判定目标识别指标相对于初始的谱段范围变劣，并终止调节；
53、将导致目标识别指标变劣前的最近一次谱段范围，作为最终选取的谱段范围。
54、根据本发明的一个技术方案，信杂比标准值提取模块还包括：
55、信杂比计算模块，用于：
56、将高光谱遥感图像数据处理为二维遥感图像；
57、基于所标注的目标区域，计算得到目标像素均值；
58、基于背景区域，计算得到背景像素均值和背景像素标准差；
59、背景区域为二维遥感图像中排除目标区域的区域；
60、通过下式计算得到信杂比：
61、。
62、根据本发明的一个技术方案，目标区域是第一边长为、第二边长为的矩形区域；
63、背景区域的第一边长为，第二边长为；
64、其中，=3~5；
65、目标区域位于背景区域的正中位置。
66、本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
67、本发明的提供一种用于高光谱遥感图像目标检测的特性谱段选择方法及系统，具有以下有益效果：
68、通过结合单谱段信杂比和目标检测结果，选择几乎全部（95%左右）目标可检情况下，信杂比取值的极低值，作为目标检测“信杂比标准值”；以此为基础作为特性谱段选择的初始谱段，然后通过调整谱段边界，进行特性谱段选择敏感性分析，确定最终适用于目标检测的特性谱段选择结果。
69、能够有针对性地结合目标检测效果进行特性谱段选择，不仅解决了高光谱谱段信息冗余的问题，又能针对性提升目标检测效果，可以提升后续基于目标检测应用性能。
70、相比现有的检测效果，加入特性谱段对不同谱段范围的目检测效果均有不同程度的提升，平均提升6％，检测精度满足项目指标要求。