一种具有距离保持特性的高光谱彩色可视化方法技术

本发明专利技术提供的是一种具有距离保持特性的高光谱彩色可视化方法：（1）将高光谱图像中各端元光谱降维到2-D空间作为的色品坐标；（2）经由第三维亮度值的优化使距离相关性达到最优，进而确定各端元的颜色标签；（3）根据像素所含各类别的丰度值进行颜色的线性混合。本发明专利技术将原始高光谱数据优化到具有均匀感知特性的CIELab空间。本发明专利技术所述的优化目标为：生成图像各像元间的距离差尽可能与高光谱数据各光谱间距离差相关，同时保证生成图像具有较大的类间可分性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种高光谱遥感图像可视化方法。
技术介绍
高光谱图像(HYPERSPECTRAL IMAGERY，HSI)不仅包含了丰富的空间信息还包含了丰富的光谱信息。高光谱数据所携带的信息一般采用如下的三种空间表达方式，即图像空间、光谱空间和特征空间。不同表示方式强调了不同的信息，适合于不同的目的要求。对于人类的视觉系统而言，图像空间表示是最自然、最直观的表达方式。通常，将三维高光谱数据优化到三信道彩色显示系统(如RGB、HSV、CIELAB等)进行显示，能够拥有更好的可视化效果并能够表达更为丰富的信息。但这种低维显示模型无可避免的损失了一部分光谱信息， 因此这种可视化方法需按照一定的信息保持准则进行降维。NATHANIEL和MAYA与2005年提出一系列HSI的设计目标和标准距离保持性、类间可分性、重建一致性、边缘保持特性等。在不同可视化要求及条件下，这些标准并非同等重要，并很难同时满足，某些标准之间甚至相互矛盾。但是，距离保持特性及类间可分性这两个标准是通常情况下需优先考虑的条件，而多数方法又以牺牲前者为条件优先满足后者。HSI在R、G、B三信道的彩色显示最直接的方法是，利用颜色匹配函数(COLORMATCHING FUNCTIONS, CMF)分别作为三信道的加权系数对不同波段反射值进行计算。此方法可以根据像元在不同波段反射值混合结果的强弱特性对HSI彩色化。但是此方法在丢失大量有用信息的同时，无法正确表达个像元的光谱特性，而且当图中各类别端元光谱特征相近时，过低的类间可分性会对视觉感官造成影响并降低最终图像的可视化效果。利用降维方法将HSI降维到三波段，是如今HSI彩色可视化的主要手段，如PCA及其变体，ICA，投影寻踪(PROJECTION PURSUIT, PP)等。通常情况下，各点稀疏分布于HSI立方体，因此使用PCA等方法产生的图像往往偏暗。ICA的计算速度要远低于PCA，并且目前尚无法判断各主成分的特征排序。此外,真实HSI并非ICA所假设的各成分之间相互独立。而线性降维方法都是基于数据的各方面皆为线性的假设，这并不完全适用于HSI的可视化。另一种HIS可视化方法是利用光谱解混的结果进行混合像素显示。如S. CAI在文献“Hyperspectral Imagery Visualization Using Double Layers，，中提出的考虑类相似性约束的自动彩色分配方法(记为方法A)，在HSV彩色空间中饱和度及亮度皆为定值的圆环边界取值。该方法不仅无法满足距离保持的条件，仅适用于类别较少的图像(类别数)，全图较大的颜色饱和度及亮度还会造成观察者视觉及心理的不适。此外，这种在可视化中放弃亮度等信息的方法，极大的降低了图像所能表述的信息量。近年，在HIS可视化领域中，利用优化函数描述优化目标的方法逐渐受到人们的重视。优化策略遵循距离保持准则，即测量生成图像中各像素对的颜色距离与其相对应的高光谱像元对的光谱距离的相关性。如M. CUI提出的方法及M. MIGN0TTE提出的M4ICD及其改进方法BC0CDM。但这些方法不是在颜色空间转换上出现溢出现象，就是只满足于线性条件，并且以上方法计算量都较为巨大，不利于实用推广。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够遵循距离保持特性，同时保证生成图像具有较大的类间可分性的具有距离保持特性的高光谱彩色可视化方法。本专利技术的目的是这样实现的 (I)将高光谱图像中各端元光谱降维到2-D空间作为的色品坐标；(2)经由第三维亮度值的优化使距离相关性达到最优，进而确定各端元的颜色标签;(3)根据像素所含各类别的丰度值进行颜色的线性混合。本专利技术还可以包括利用局部优化方法对彩色图像进行优化校正，实现整幅图像的彩色可视化。本专利技术包括各类别端元的2-D色品坐标的确定、各端元明度的确定、混合像元的彩色显示，或者还包括彩色图像的局部优化校正。I)模型设计优化目标本专利技术将原始高光谱数据优化到具有均匀感知特性的CIELab空间，且优化目标为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有距离保持特性的高光谱彩色可视化方法，其特征是：（1）将高光谱图像中各端元光谱降维到2？D空间作为的色品坐标；（2）经由第三维亮度值的优化使距离相关性达到最优，进而确定各端元的颜色标签；（3）根据像素所含各类别的丰度值进行颜色的线性混合。

【技术特征摘要】
1.一种具有距离保持特性的高光谱彩色可视化方法，其特征是 (1)将高光谱图像中各端元光谱降维到2-D空间作为的色品坐标； (2)经由第三维亮度值的优化使距离相关性达到最优，进而确定各端元的颜色标签；...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立国，刘丹凤，赵亮，
申请(专利权)人：哈尔滨工程大学，
类型：发明
国别省市：