基于分裂Bregman的干涉高光谱图像快速分解算法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106600594A(43)申请公布日2017.04.26(21)申请号201611185926.8(22)申请日2016.12.19(71)申请人天津工业大学地址300387天津市西青区宾水西道399号(72)发明人温佳王彩玲刘明威(51)Int.Cl.G06T7/00(2017.01)G06T7/168(2017.01)权利要求书1页说明书4页附图2页(54)发明名称基于分裂Bregman的干涉高光谱图像快速分解算法(57)摘要本发明涉及一种基于分裂Bregman的干涉高光谱图像快速分解算法，根据干涉高光谱图像数据的干涉条纹信息与背景图像信息，分别具有不同的单方向特征这一特点，根据分裂Bregman原理，推导出对干涉高光谱图像分解算法，从而实现对干涉条纹信息与背景图像信息的快速分离处理。相对于最新提出的IMCA图像分解算法，IMT图像分解算法，以及自适应参数全变分分解模型，本发明在保留原有分解效果(干涉条纹层具有较小竖直方向全变分值，背景图像层具有较小水平方向全变分值)的同时，大大缩短了寻优迭代的运行时间，在运算效率上得到了显著提升。CN106600594ACN106600594A权利要求书1/1页1.一种基于分裂Bregman的干涉高光谱图像快速分解算法，其特征在于：该算法包括以下步骤：(1)读取一帧待分解的干涉高光谱图像X作为输入参数；(2)设置XB表示背景层，设置XI表示干涉条纹层，二者与X的关系是：XI＝X-XB，设置分裂Bregman迭代初始化参数dx，dy，bx，by，设置水平方向全变分权值参数λ1，设置竖直方向全变分权值参数λ2；(3)根据分裂Bregman原理利用干涉高光谱图像的单方向性特征进行内层迭代，对XB，dx，dy，bx，by进行寻优操作；(4)根据分裂Bregman原理进行外层迭代，对变量X进行Bregman更新；(5)完成Bregman迭代求出背景层最优解XB，通过XI＝X-XB求得干涉条纹层最优解；(6)完成图像分解。2.根据权利要求1所述的一种基于分裂Bregman的干涉高光谱图像快速分解算法，其特征在于：步骤(2)所述设置分裂Bregman迭代初始化参数dx，dy，bx，by，均初始化为与输入参数X同等大小的矩阵，矩阵中的元素数值全部设置为0。3.根据权利要求1所述一种基于分裂Bregman的干涉高光谱图像快速分解算法，其特征在于：步骤(3)所述的内层迭代中，用k表示外层迭代次数(内层迭代次数不采用变量表示)，kkk初始化k＝0，令X＝X，背景层初始化为XB＝X，根据分裂Bregman原理利用干涉高光谱图像的单方向性特征进行内层迭代，对XB，dx，dy，bx，by进行寻优操作：其中fft2，ifft2分别表示傅里叶变换与逆傅里叶变换，表示卷积，分别表示[000；01-1；000]，[000；-110；000]，[000；010；0-10]，[0-10；010；000]的Sobel卷积核算子。4.根据权利要求1所述一种基于分裂Bregman的干涉高光谱图像快速分解算法，其特征在于：步骤(4)所述的外层迭代，对输入数据X进行Bregman更新：(2)k＝k+1。5.根据权利要求1所述一种基于分裂Bregman的干涉高光谱图像快速分解算法，其特征在于：步骤(5)所述，进行指定次数的外层迭代和内层迭代，即可快速求出背景层最优解XB，通过XI＝X-XB求得干涉条纹层最优解。2CN106600594A说明书1/4页基于分裂Bregman的干涉高光谱图像快速分解算法所属技术领域[0001]本发明属于遥感光谱数据处理的技术领域，是针对干涉高光谱数据成像原理的固有特征及自身特点，采用分裂Bregman思想改进的快速图像分解算法。背景技术[0002]干涉高光谱成像技术在航空遥感领域中是很有价值的实用技术，通过这种技术可以获得观测目标的光谱信息与空间信息，该技术目前在气象、军事、环境监测和地质等领域都有较为广泛的实际应用。干涉高光谱图像数据是由基于推扫式傅里叶变换型成像原理的大孔径干涉光谱仪(LASIS，LargeApertureStaticImagingSpectrometer)通过卫星推扫产生的三维图像数据，分辨率极高，其海量的数据对数据存储与有限带宽信道上的传输造成了一定程度的困难，所以针对其数据本身特点设计出适用于干涉高光谱数据的高效数据压缩方法势在必行。近几年来，干涉高光谱遥感图像的压缩方法一直被深入研究，干涉高光谱图像特殊的成像原理，使其帧内存在着大幅值且位置固定的干涉条纹，而帧间存在着水平移位的背景图像，这种特点会严重的破坏原始图像的固有结构，从而导致新兴的压缩感知理论与传统压缩算法的直接应用无法得到理想的效果。[000