基于信噪比估计的波段选择与高光谱异常检测_王晶.pdf

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1、第３０卷第２期遥感技术与应用Ｖｏｌ．３０Ｎｏ．２２０１５年４月ＲＥＭＯＴＥＳＥＮＳＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＡＮＤＡＰＰＬＩＣＡＴＩＯＮＡｐｒ．２０１５引用格式：ＷａｎｇＪｉｎｇ，ＷａｎｇＬｉｊｉａｏ，ＣｕｉＪｉａｎｔａｏ，ｅｔａｌ．ＢａｎｄＳｅｌｅｃｔｉｏｎｂａｓｅｄｏｎＳｉｇｎａｌ－ｔｏ－ｎｏｉｓｅＲａｔｉｏＥｓｔｉｍａｔｉｏｎａｎｄＨｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌＡｎｏｍａｌｙＤｅｔｅｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，２０１５，３０（２）：２９２－２９７．［王晶

2、，王丽姣，崔建涛，等．基于信噪比估计的波段选择与高光谱异常检测［Ｊ］．遥感技术与应用，２０１５，３０（２）：２９２－２９７．］ｄｏｉ：１０．１１８７３／ｊ．ｉｓｓｎ．１００４－０３２３．２０１５．２．０２９２基于信噪比估计的波段选择与高光谱异常检测王晶，王丽姣，崔建涛，厉小润（浙江大学电气工程学院，浙江杭州３１００２７）摘要：有效的波段选择方法可以极大地提高高光谱图像处理速度的同时改善处理效果。为了自动判断低信噪比波段，提出了一种基于小波变换的图像信噪比估计（ＳＮＲｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ，ＳＮＲＥ）方法，利用小波变换后对角

3、方向上的高频成分估计噪声方差并计算信噪比。将该方法分别结合基于方差和相关系数（Ｖ＿ＣＯＲ）的最优索引指数、最大信息量（ＭＩ）、高阶矩（偏度或峰度）结合信息散度（Ｋ３＿ＫＬ）等３种基于信息量的波段选择方法后选择波段。将这些改进后的波段选择方法应用于高光谱异常检测。实验结果表明ＳＮＲＥ预选波段结合ＭＩ和Ｋ３＿ＫＬ选择波段用于异常检测能进一步提高检测精度。关键词：波段选择；信息度量指数；高光谱异常检测；高阶矩中图分类号：ＴＰ７５１．１文献标志码：Ａ文章编号：１００４－０３２３（２０１５）０２－０２９２－０６１引言定类别数，第三

4、类方法的前提假设是必须满足波段线性混合模型，所以结果没有前两类好。基于信息高光谱遥感是近年发展起来的一种新型遥感探量的方法是相对比较好的方法，这类方法的基本思测技术，具有广泛的应用前景。高光谱遥感图像一想是根据某种信息度量准则将波段或波段组排序，般由上百个波段组成，包含了丰富的空间、辐射和光然后一次性选择波段或结合散度逐次选择波段。谱信息。但在提高信息含量的同时，大量的波段也Ｃｈａｖｅｚ等［１］提出了以一组波段的方差和与该组波给高光谱图像异常检测带来了困难。一方面，过多段间的两两相关系数和之差作为最优索引因子的波段增加了

5、高光谱图像处理的运算量，另一方面，（ＯｐｔｉｍｕｍＩｎｄｅｘＦａｃｔｏｒ，ＯＩＦ），按ＯＩＦ从大到小的波段之间的相关性和冗余信息会影响检测效果。高顺序进行排列，选出最佳组合。这种方法计算量过光谱图像波段之间的相关系数往往很高，因而包含大。刘春红等［２］对ＯＩＦ做了改进，提出了以单个波了大量的冗余信息，如何从原始数据中剔除这些冗段方差除以该波段与相邻波段间的相关系数和作为余信息，通过选择最优波段而组成新的超谱图像空索引指数，该方法充分考虑了高光谱图像的空间相间，在不损失重要信息的情况下尽可能降低数据的关性和谱间相关性，并且

6、大大减少了计算量，文中将维度成为一个重要问题。该方法记为Ｖ＿ＣＯＲ。上述方法都是一次性选择波国内外已有大量的文献对波段选择进行了研［３］段的，杜谦等提出的方法先根据高阶矩（峰度或偏究，现有的波段选择算法主要包括基于信息量的方度）将波段排序，然后根据待选波段与已选波段散度［１－５］［６－７］法、基于聚类的方法和基于波段重构误差最是否小于阈值逐次选择波段，但阈值的确定有待进［８－１１］［４］小的方法。其中，基于聚类的方法一般要先确一步研究，文中将该方法记为Ｋ３＿ＫＬ。刘雪松等收稿日期：２０１３－０９－２７；修订日期：２０１５

7、－０３－０８基金项目：浙江省自然科学基金项目（ＬＹ１３Ｆ０２００４４、ＬＺ１４Ｆ０３０００４），国家自然科学基金项目（６１１７１１５２）。作者简介：王晶（１９８８－），男，浙江东阳人，工程师，主要从事图像处理方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗｊａａａｌ＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。通讯作者：厉小润（１９７０－），男，浙江东阳人，研究员，主要从事图像处理与模式识别、计算机应用方面的研究。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｘｒ＠ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ。第２期王晶等：基于信噪比估计的波段选择与高光谱异常检测２９３［１７］提出了根据所有波段间的信息散度逐次选择

8、波段的号和噪声分离。１９８９年，Ｍａｌｌａｔ提出了离散小波最大信息量方法（ＭＩ）。变换的快速分解和重构算法，用Ｈ（低通）和Ｇ（高尽管波段选择的方法很多，但大多数研究主要通）两个一维镜像滤波器实现图像Ｃｊ的离散小波分集中于分类，面向目标探测的相对较少。各种基于解，分解公式为：信息量的波段选择方法用于目标探测虽有一定效１