采用轮廓波变换预处理的超光谱图像异常检测
作者单位：西安电子科技大学技术物理学院
会议名称：《2011西部光子学学术会议》
会议日期：2011年
学科分类：08[工学] 080203[工学-机械设计及理论] 0802[工学-机械工程]
关 键 词：超光谱图像 异常检测 非下采样轮廓波变换 四阶偏微分方程
摘 要：超光谱成像仪能获得地物从紫外到热红外波段的光谱特性,其每个像元都能提供数百个窄波段的光谱信息。综合利用超光谱成像图像数据的空间和光谱信息,可大大地提高地物的检测和识别的精确性。在超光谱图像处理中,异常检测是指在没有目标先验光谱信息的情况下,检测出异常目标。因其具有巨大的军事应用价值,近年来已成为了国内外研究的一个热点。针对超光谱图像目标和背景信息均未知的情况,本文基于非下采样轮廓波变换具有多尺度、多方向和平移不变性等特点,提出了一种基于非下采样轮廓波变换预处理的超光谱图像异常检测方法。首先,该算法利用非下采样轮廓波变换将超光谱各波段图像数据分解为不同尺度不同方向的子块,以期对图像数据进行稀疏表示;其次,基于偏微分方程理论方法,对不同波段各个尺度的系数采用四阶偏微分方程进行处理,对各子带系数中的背景信息进行较好的滤除,抑制背景的干扰,从而使得异常点信号得到凸显;最后,利用核RX算子对重构图像进行信号检测,从而获得异常检测的结果。用真实和模拟的AVIRIS超光谱图像数据进行了仿真实验,将本文方法与RX方法的检测结果进行比较,并采用ROC曲线对算法的检测性能进行定量分析。实验结果验证了本文方法的处理结果在定性和定量两方面都更优,显示出具有更好的异常检测性能。