多光譜圖像的處理方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于k-means和直方圖分析的多光 譜圖像的處理方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著遙感衛(wèi)星技術(shù)的迅速發(fā)展，遙感數(shù)據(jù)的獲取能力的不斷增強(qiáng)，技術(shù)人員越來 越重視如何充分利用遙感圖像數(shù)據(jù)，最大限度地發(fā)揮遙感圖像的軍事應(yīng)用價(jià)值和民用價(jià) 值。多光譜圖像是遙感圖像的一種，該類型圖像包括紅、綠、藍(lán)、近紅外四個(gè)波段的圖像信 息，具有較高的光譜分辨率，對(duì)多光譜圖像進(jìn)行分割處理，是目標(biāo)檢測(cè)、圖像解譯等高級(jí)別 處理的基礎(chǔ)，在軍事領(lǐng)域和民用領(lǐng)域具有重要意義。
[0003] 圖像分割是提取圖像對(duì)象信息的重要環(huán)節(jié)，通過圖像分割提取圖像對(duì)象，能夠便 于進(jìn)一步進(jìn)行圖像分析和理解。將計(jì)算機(jī)視覺領(lǐng)域的圖像分割算法k-means聚類算法應(yīng) 用到多光譜圖像分割過程中，可W將圖像分割為多個(gè)對(duì)象。k-means聚類算法將多光譜圖 像的每一個(gè)像素點(diǎn)視為一個(gè)模式向量，模式向量的組成元素為同一像素點(diǎn)的各個(gè)波段的數(shù) 值。然后根據(jù)預(yù)先設(shè)定的類別數(shù)目，對(duì)該模式向量進(jìn)行迭代處理得出多光譜圖像的各個(gè)類 另IJ。在現(xiàn)有的k-means聚類算法中，類別數(shù)目通常是人工根據(jù)圖像大致所屬的類別數(shù)設(shè)置 的，需要人工交互來完成，算法的自動(dòng)化程度較低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 有鑒于此，為克服上述至少一個(gè)缺點(diǎn)，并提供下述至少一種優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明公開了一 種多光譜圖像的處理方法及裝置。
[0005] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案；一種多光譜圖像的處理方法，包 括W下步驟：
[0006] 計(jì)算所述多光譜圖像的灰度圖像，并統(tǒng)計(jì)所述灰度圖像的直方圖；
[0007] 對(duì)所述直方圖進(jìn)行均值濾波處理；
[0008] 構(gòu)建差分符號(hào)數(shù)組及支持?jǐn)?shù)組濾波器，其中，所述差分符號(hào)數(shù)組的元素個(gè)數(shù)等于 所述直方圖的維度，所述差分符號(hào)數(shù)組的元素的初始值為0,若對(duì)所述均值濾波處理后的直 方圖進(jìn)行差分計(jì)算所得到的差分值為正，則所述差分符號(hào)數(shù)組中的對(duì)應(yīng)元素為1，若所述 差分值為負(fù)，則所述差分符號(hào)數(shù)組中的對(duì)應(yīng)元素為-1 ;所述支持?jǐn)?shù)組濾波器的元素個(gè)數(shù)為 2m，且前m個(gè)元素為1，后m個(gè)元素為-1，其中m為大于等于5的正整數(shù)；
[0009] 將所述支持?jǐn)?shù)組濾波器作為掩模在所述差分符號(hào)數(shù)組中進(jìn)行濾波，判斷所得到的 濾波值是否大于設(shè)定闊值，是則判斷所述濾波值為所述直方圖的一個(gè)峰值；W及
[0010] 將所計(jì)算出的峰值的個(gè)數(shù)作為聚類數(shù)目，基于k-means聚類算法對(duì)所述多光譜圖 像的各個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行聚類。
[0011] 在如上所述的多光譜圖像的處理方法中，所述計(jì)算所述多光譜圖像的灰度圖像包 括：
[0012] 采用均值法基于式（1)計(jì)算所述灰度圖像的像素值：
[001引
…
[0014] 其中，fi(x, y)、f2(x，y)、f3(x，y)、f4(x，y)表示所述多光譜圖像中位置（X，y)處的 像素值，f(x，y)表示所述灰度圖像的像素值。
[0015] 在如上所述的多光譜圖像的處理方法中，基于式（2)對(duì)所述直方圖進(jìn)行均值濾波 處理：
[0016] (2)
[0017] 其中，h'（X)表示所述直方圖的均值濾波值，k表示濾波半徑，i表示迭代參數(shù)。
[0018] 在如上所述的多光譜圖像的處理方法中，所述對(duì)所述直方圖進(jìn)行均值濾波處理的 次數(shù)為Η次。
[0019] 在如上所述的多光譜圖像的處理方法中，基于式（5)將所述支持?jǐn)?shù)組濾波器作為 掩模在所述差分符號(hào)數(shù)組中進(jìn)行濾波：
[0020]
巧）
[0021] 其中，filter (X)表示在位置X處的濾波結(jié)果值，f(x)表示差分符號(hào)數(shù)組，ffiiter(x) 表示支持?jǐn)?shù)組濾波器。
[0022] 在如上所述的多光譜圖像的處理方法中，所述將所計(jì)算出的峰值的個(gè)數(shù)作為聚類 數(shù)目，基于k-means聚類算法對(duì)多光譜圖像的各個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行聚類包括：
[0023] 將所述多光譜圖像的每一個(gè)像素點(diǎn)視為一個(gè)樣本向量，基于式（6)將所述樣本向 量的元素設(shè)定為所述多光譜圖像的各個(gè)波段的像素值：
[0024]
C 6 )
[0025] 其中，xW表示所述多光譜圖像的第i個(gè)波段的像素值，i表示所述樣本向量的標(biāo) 號(hào)，η表示所述多光譜圖像的波段總數(shù)；
[0026] 隨機(jī)在所述多光譜圖像中選取Κ個(gè)像素點(diǎn)作為聚類中必，其中Κ為所計(jì)算出的峰 值的個(gè)數(shù)，分別計(jì)算各其它像素點(diǎn)距離所述Κ個(gè)聚類中必的歐式距離，并將各所述其它像 素點(diǎn)與距離所述聚類中必的歐式距離最小的聚類中必劃為一個(gè)類別；
[0027] 將每一個(gè)所述類別的聚類中必更新為所述類別中所有像素點(diǎn)的均值，并重新計(jì)算 所有像素點(diǎn)距離更新后的Κ個(gè)聚類中必的歐式距離，重新將各像素點(diǎn)與距離聚類中必的歐 式距離最小的聚類中必劃為一個(gè)類別；W及
[0028] 對(duì)所述樣本向量進(jìn)行迭代聚類處理直至計(jì)算出的聚類中必與更新的聚類中必一 致。
[0029] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明還提供了一種多光譜圖像的處理裝置，包括：
[0030] 計(jì)算模塊，用于計(jì)算所述多光譜圖像的灰度圖像，并統(tǒng)計(jì)所述灰度圖像的直方 圖；
[0031] 處理模塊，用于對(duì)所述直方圖進(jìn)行均值濾波處理；
[0032] 構(gòu)建模塊，用于構(gòu)建差分符號(hào)數(shù)組及支持?jǐn)?shù)組濾波器，其中，所述差分符號(hào)數(shù)組的 元素個(gè)數(shù)等于所述直方圖的維度，所述差分符號(hào)數(shù)組的元素的初始值為0,若對(duì)所述均值濾 波處理后的直方圖進(jìn)行差分計(jì)算所得到的差分值為正，則所述差分符號(hào)數(shù)組中的對(duì)應(yīng)元素 為1，若所述差分值為負(fù)，則所述差分符號(hào)數(shù)組中的對(duì)應(yīng)元素為-1;所述支持?jǐn)?shù)組濾波器的 元素個(gè)數(shù)為2m，且前m個(gè)元素為1，后m個(gè)元素為-1，其中m為大于等于5的正整數(shù)；
[0033] 濾波模塊，用于將所述支持?jǐn)?shù)組濾波器作為掩模在所述差分符號(hào)數(shù)組中進(jìn)行濾 波，判斷所得到的濾波值是否大于設(shè)定闊值，是則判斷所述濾波值為所述直方圖的一個(gè)峰 值；W及
[0034] 聚類模塊，用于將所計(jì)算出的峰值的個(gè)數(shù)作為聚類數(shù)目，基于k-means聚類算法 對(duì)所述多光譜圖像的各個(gè)像素點(diǎn)進(jìn)行聚類。
[0035] 在如上所述的多光譜圖像的處理裝置中，所述計(jì)算模塊采用均值法基于式（1)計(jì) 算所述灰度圖像的像素值：
[0036]
…
[0037] 其中，fi(x, y)、f2(x，y)、f3(x，y)、f4(x，y)表示所述多光譜圖像中位置（X，y)處的 像素值，f(x，y)表示所述灰度圖像的像素值。
[0038] 在如上所述的多光譜圖像的處理裝置中，所述處理模炔基于式（2)對(duì)所述直方圖 進(jìn)行Η次均值濾波處理：
[酬
(2)
[0040] 其中，h'（X)表示所述直方圖的均值濾波值，k表示濾波半徑，i表示迭代參數(shù)。
[0041] 在如上所述的多光譜圖像的處理裝置中，所述濾波模炔基于式（5)將所述支持?jǐn)?shù) 組濾波器作為掩模在所述差分符號(hào)數(shù)組中進(jìn)行濾波：
[004引
（另）
[004引其中，filter (X)表示在位置X處的濾波結(jié)果值，f(x)表示差分符號(hào)數(shù)組，ffiitw(x) 表示支持?jǐn)?shù)組濾波器。
[0044] 在如上所述的多光譜圖像的處理裝置中，所述聚類模塊具體用于：
[0045] 將所述多光譜圖像的每一個(gè)像素點(diǎn)視為一個(gè)樣本向量，基于式（6)將所述樣本向 量的元素設(shè)定為所述多光譜圖像的各個(gè)波段的像素值：
[0046]
( G )
[0047] 其中，xW表示所述多光譜圖像的第i個(gè)波段的像素值，i表示所述樣本向量的標(biāo) 號(hào)，η表示所述多光譜圖像的波段總數(shù)；
[0048] 隨機(jī)在所述多光譜圖像中選取Κ個(gè)像素點(diǎn)作為聚類中必，其中Κ為所計(jì)算出的峰 值的個(gè)數(shù)，分別計(jì)算各其它像素點(diǎn)距離所述Κ個(gè)聚類中必的歐式距離，并將各所述其它像