本發(fā)明涉及圖像分類
技術(shù)領(lǐng)域：
，具體涉及一種分類準(zhǔn)確的高光譜圖像數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
：高光譜遙感又稱為成像光譜遙感，它利用很多很窄的電磁波波段從感興趣的物體的反射中獲取有關(guān)數(shù)據(jù)，實現(xiàn)了遙感技術(shù)光譜分辨率的突破性提高。高光譜遙感與普通遙感的差別在于前者比后者具有更多更細(xì)的譜段，可以形成完整的光譜數(shù)據(jù)。目前，高光譜遙感已經(jīng)成為遙感領(lǐng)域的前沿科技，其中高光譜數(shù)據(jù)分類技術(shù)已經(jīng)成為高光譜遙感處理領(lǐng)域的研究熱點。技術(shù)實現(xiàn)要素：針對上述問題，本發(fā)明旨在提供一種分類準(zhǔn)確的高光譜圖像數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)。本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：提供了一種分類準(zhǔn)確的高光譜圖像數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)，包括建模模塊、分類模塊和評價模塊，所述建模模塊采用向量模型表示高光譜圖像數(shù)據(jù)，所述分類模塊用于對高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，所述評價模塊用于對分類結(jié)果進(jìn)行評價；所述向量模型用于將高光譜數(shù)據(jù)中的每個像元對應(yīng)著多個波段的反射值表示為多維空間的一個向量；所述分類模塊包括第一分類單元、第二分類單元和第三分類單元，所述第一分類單元用于對高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分類，所述第二分類單元用于對高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二次分類，所述第三分類單元用于對高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行最終分類。本發(fā)明的有益效果為：實現(xiàn)了高光譜圖像數(shù)據(jù)的分類和對分類結(jié)果的評價，向量模型定量描述了目標(biāo)的光譜輻射特性及其在多維空間中的變化規(guī)律，將每個像元用多維向量表示，更適合計算機(jī)進(jìn)行處理，能夠更好地表征地物的分布特性及其變化規(guī)律；分類模塊通過多次分類實現(xiàn)高光譜圖像數(shù)據(jù)的最終分類，得到的分類結(jié)果更為準(zhǔn)確。附圖說明利用附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步說明，但附圖中的實施例不構(gòu)成對本發(fā)明的任何限制，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)以下附圖獲得其它的附圖。圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明分類模塊結(jié)構(gòu)示意圖。附圖標(biāo)記：建模模塊1、分類模塊2、評價模塊3、第一分類單元21、第二分類單元22、第三分類單元23。具體實施方式結(jié)合以下實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步描述。參見圖1、圖2，本實施例的一種分類準(zhǔn)確的高光譜圖像數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)，包括建模模塊1、分類模塊2和評價模塊3，所述建模模塊1采用向量模型表示高光譜圖像數(shù)據(jù)，所述分類模塊2用于對高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，所述評價模塊3用于對分類結(jié)果進(jìn)行評價；所述向量模型用于將高光譜數(shù)據(jù)中的每個像元對應(yīng)著多個波段的反射值表示為多維空間的一個向量；所述分類模塊2包括第一分類單元21、第二分類單元22和第三分類單元23，所述第一分類單元21用于對高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分類，所述第二分類單元22用于對高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二次分類，所述第三分類單元23用于對高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行最終分類。本實施例實現(xiàn)了高光譜圖像數(shù)據(jù)的分類和對分類結(jié)果的評價，向量模型定量描述了目標(biāo)的光譜輻射特性及其在多維空間中的變化規(guī)律，將每個像元用多維向量表示，更適合計算機(jī)進(jìn)行處理，能夠更好地表征地物的分布特性及其變化規(guī)律；分類模塊通過多次分類實現(xiàn)高光譜圖像數(shù)據(jù)的最終分類，得到的分類結(jié)果更為準(zhǔn)確。優(yōu)選的，所述對高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行初步分類采用以下方式進(jìn)行：步驟1：設(shè)高光譜圖像樣本點的向量集為初始類別數(shù)目為z，其中，xi表示第i個樣本點的向量表示，xi均無標(biāo)簽，m表示x中樣本點的個數(shù)；步驟2：從高光譜數(shù)據(jù)樣本集x中隨機(jī)選取z個樣本點作為初始分類中心，分別記為初始分類結(jié)果記為：初始化迭代次數(shù)k＝0；步驟3：計算樣本集x中的樣本點到各個分類中心的距離，選擇距離最近分類中心所屬的類別作為樣本點的分類，得到新的分類結(jié)果表示第k次迭代中第j類樣本點分類結(jié)果，重新計算各個分類的中心：式中，表示中所含樣本點數(shù)量,表示中所含樣本點數(shù)量；步驟4：重復(fù)步驟3，直到達(dá)到最大迭代次數(shù)或者滿足收斂條件，完成分類，得到初次分類結(jié)果。所述收斂條件為式中，i＝1,2,…,m，j∈[1,z]，表示樣本點xi和分類中心之間的距離，距離越小，表示樣本點間的相似程度越大,β為預(yù)先設(shè)定的參數(shù)；采用以下方式計算：式中，xi和xl表示樣本點。本優(yōu)選實施例第一分類單元采用無監(jiān)督分類的方法對高光譜數(shù)據(jù)的樣本點進(jìn)行分類，獲取了樣本點的分類情況，完成了對不同類別的區(qū)分，具體的，在重新計算各個分類中心時，考慮了上一次迭代結(jié)果對本次分類的影響，減少了本次數(shù)據(jù)異常對分類結(jié)果帶來的影響，獲取了更為準(zhǔn)確的分類結(jié)果，在設(shè)定收斂條件時，考慮了兩次迭代差對于和的相對值，獲取的分類結(jié)果更為精細(xì)，在距離度量過程中，采用距離來衡量各個樣本點的光譜特征相似性，其相似性度量更加符合高光譜圖像數(shù)據(jù)的特性，且該樣本點相似性衡量方式的抗干擾能力較強，受樣本點向量的乘性噪聲干擾小。優(yōu)選的，所述對高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行二次分類采用以下步驟進(jìn)行：步驟1：從樣本集x中隨機(jī)選擇n1個未標(biāo)簽的樣本點，結(jié)合標(biāo)簽樣本點，構(gòu)造訓(xùn)練樣本集其中，yr表示第r個樣本點的向量表示，n表示y1中樣本點的個數(shù)；步驟2：采用第一分類單元21對訓(xùn)練樣本集y1進(jìn)行p次分類，每次分類類別數(shù)均為z，但每次都隨機(jī)選擇初始分類中心，得到fp(yr)，fp(yr)表示樣本點yr在第p次分類中的分類結(jié)果，其中，p＝1,2,…,p；步驟3：根據(jù)訓(xùn)練樣本集y1中樣本點yr和ys在p次分類中屬于同一類別的次數(shù)，構(gòu)造核函數(shù)k1：式中，[fp(yr)＝＝fp(ys)]用于判斷樣本點yr和ys在第p次分類中是否屬于同一類別，若是則取1，否則為0；步驟4：利用核函數(shù)k1對訓(xùn)練樣本集y1進(jìn)行非線性變換，得到用于訓(xùn)練最小二乘支持向量機(jī)分類器的訓(xùn)練集，采用訓(xùn)練好的分類器對樣本集x進(jìn)行分類，得到二次分類結(jié)果。所述第三分類單元23采用二次分類結(jié)果作為最終分類結(jié)果，對于二次分類結(jié)果與初次分類結(jié)果不一致的樣本點，采用一次分類結(jié)果作為最終分類結(jié)果。本優(yōu)選實施例第二分類單元采用無監(jiān)督分類與半監(jiān)督分類相結(jié)合的方法對高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，由于標(biāo)簽樣本點的存在，在獲取樣本點分類情況的基礎(chǔ)上，獲取了各個類別的屬性。優(yōu)選的，所述對分類結(jié)果進(jìn)行評價采用評價函數(shù)進(jìn)行，評價函數(shù)采用下式計算：式中，uij為高光譜圖像數(shù)據(jù)分類結(jié)果的混淆矩陣，表示類別j被分類為類別i的樣本數(shù)量，i≠j，t代表類別數(shù)量，w表示樣本數(shù)量；zo越小，表明分類結(jié)果越準(zhǔn)確。本優(yōu)選實施例評價模塊通過建立評價函數(shù)對分類結(jié)果進(jìn)行評價，評價函數(shù)反映了隨機(jī)樣本的分類結(jié)果與真實標(biāo)記類別相一致情況,保證了分類的準(zhǔn)確性。采用本發(fā)明分類準(zhǔn)確的高光譜圖像數(shù)據(jù)分類系統(tǒng)對高光譜圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，選取5幅高光譜圖像進(jìn)行分類試驗，并將其編為圖像1、圖像2、圖像3、圖像4和圖像5，對高光譜圖像數(shù)據(jù)的分類時間和分類準(zhǔn)確性進(jìn)行分析，同現(xiàn)有紅外圖像處理系統(tǒng)相比，產(chǎn)生的有益效果如下表所示：分類時間縮短分類準(zhǔn)確性提高圖像123％21％圖像225％20％圖像324％25％圖像426％22％圖像524％23％最后應(yīng)當(dāng)說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明作了詳細(xì)地說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的實質(zhì)和范圍。當(dāng)前第1頁12