通過(guò)背景減去的光譜場(chǎng)景簡(jiǎn)化的制作方法
【專利摘要】從高光譜圖像去除靜止對(duì)象的方法除其他事物外還包括：收集目標(biāo)場(chǎng)景的高光譜圖像系列；確定該目標(biāo)場(chǎng)景中沒(méi)有移動(dòng)或新的對(duì)象的至少一個(gè)第一高光譜圖像；選擇該至少一個(gè)第一高光譜圖像；確定目標(biāo)場(chǎng)景中具有移動(dòng)對(duì)象的至少一個(gè)第二高光譜圖像；以及從至少一個(gè)第二高光譜圖像減去至少一個(gè)第一高光譜圖像來(lái)創(chuàng)建背景減去的高光譜圖像。
【專利說(shuō)明】通過(guò)背景減去的光譜場(chǎng)景簡(jiǎn)化
【背景技術(shù)】
[0001]高光譜圖像(HSI)的遠(yuǎn)程感測(cè)系統(tǒng)的環(huán)境很好地在Manolakis, D., Marden,D.和Shaw G.(Lincoln Laboratory Journal;卷14; 2003 頁(yè):79- 82)的“HyperspectralImage Processing for Automatic Target Detection Applications (自動(dòng)目標(biāo)檢測(cè)應(yīng)用的高光譜圖像處理)”中描述。成像傳感器具有記錄高光譜能量測(cè)量的像素。HSI裝置將采用像素陣列記錄能量，該像素陣列通過(guò)陣列的幾何形狀捕獲空間信息并且通過(guò)在多個(gè)相鄰高光譜帶的每個(gè)像素中做出測(cè)量來(lái)捕獲光譜信息。進(jìn)一步的空間和光譜信息處理取決于遠(yuǎn)程感測(cè)系統(tǒng)的特定應(yīng)用。
[0002]已經(jīng)證明遠(yuǎn)程感測(cè)HSI對(duì)于包括環(huán)境和土地使用監(jiān)測(cè)、軍事監(jiān)視和偵查的廣泛應(yīng)用是有價(jià)值的。HSI提供包含空間和光譜信息兩者的圖像數(shù)據(jù)。這些類型的信息可以用于遠(yuǎn)程檢測(cè)和跟蹤任務(wù)。具體地，給定安裝在例如無(wú)人飛行器(UAV)或固定地面站的平臺(tái)上的一組視覺(jué)傳感器，可獲取HSI視頻并且算法集可應(yīng)用于光譜視頻以逐幀地檢測(cè)和跟蹤對(duì)象。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的一個(gè)方面涉及從至少一個(gè)高光譜圖像去除靜止對(duì)象的方法。該方法包括收集目標(biāo)場(chǎng)景的高光譜圖像系列；確定該目標(biāo)場(chǎng)景中沒(méi)有移動(dòng)或新的對(duì)象的至少一個(gè)第一高光譜圖像；選擇該至少一個(gè)第一高光譜圖像；確定目標(biāo)場(chǎng)景中具有移動(dòng)對(duì)象的至少一個(gè)第二高光譜圖像；以及從該至少一個(gè)第二高光譜圖像減去至少一個(gè)第一高光譜圖像來(lái)創(chuàng)建背景減去的高光譜圖像。
【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0004]在圖中:
圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例選擇沒(méi)有要用于背景減去的移動(dòng)對(duì)象的場(chǎng)景的高光譜圖像的方法的示意圖。
[0005]圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例創(chuàng)建背景減去的高光譜圖像的方法的示意圖。
[0006]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例創(chuàng)建簽名減去的高光譜圖像的方法的示意圖。
[0007]圖4示出由多草地形環(huán)繞的公路的場(chǎng)景的高光譜圖像。
[0008]圖5示出圖4的場(chǎng)景(其中汽車穿過(guò)公路)的高光譜圖像。
[0009]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)自圖5的場(chǎng)景(其中已經(jīng)去除公路和多草地形)的背景減去的高光譜圖像。
[0010]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)自圖5的場(chǎng)景(其中已經(jīng)去除多草地形)的簽名減去的高光譜圖像。
【具體實(shí)施方式】
[0011]在背景和下面的描述中，為了說(shuō)明目的，闡述許多特定細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本文描述的技術(shù)的全面理解。然而，示范性實(shí)施例可在沒(méi)有這些特定細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐，這對(duì)于本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將是顯而易見(jiàn)的。在其他情形中，采用圖的形式示出結(jié)構(gòu)和裝置以便便于描述示范性實(shí)施例。
[0012]參考圖來(lái)描述示范性實(shí)施例。這些圖圖示實(shí)現(xiàn)本文描述的模塊、方法或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的特定實(shí)施例的某些細(xì)節(jié)。然而，圖不應(yīng)解釋為施加可在圖中存在的任何限制?？稍谌魏螜C(jī)器可讀介質(zhì)上提供方法和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品用于實(shí)現(xiàn)它們的操作。可使用現(xiàn)有的計(jì)算機(jī)處理器或通過(guò)為該或另一個(gè)目的而包含的專用計(jì)算機(jī)處理器或通過(guò)硬連線系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)實(shí)施例。
[0013]如上文指出的，本文描述的實(shí)施例可包括計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其包括用于攜帶或具有存儲(chǔ)在其上的機(jī)器可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的機(jī)器可讀介質(zhì)。這樣的機(jī)器可讀介質(zhì)可以是任何可用介質(zhì)，其可以被通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)或具有處理器的其他機(jī)器訪問(wèn)。通過(guò)示例，這樣的機(jī)器可讀介質(zhì)可以包括RAM、ROM、EPR0M、EEPR0M、CD-ROM或其他光盤存儲(chǔ)、磁盤存儲(chǔ)或其他磁存儲(chǔ)裝置，或可以用于攜帶或存儲(chǔ)采用機(jī)器可執(zhí)行指令或數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)形式并且可以被通用或?qū)Ｓ糜?jì)算機(jī)或具有處理器的其他機(jī)器訪問(wèn)的期望程序代碼的任何其他介質(zhì)。當(dāng)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)或另一個(gè)通信連接(硬連線、無(wú)線或硬連線或無(wú)線的組合)將信息傳輸或提供給機(jī)器時(shí)，機(jī)器適當(dāng)?shù)貙⑦B接視為機(jī)器可讀介質(zhì)。從而，任何這樣的連接適當(dāng)?shù)胤Q作機(jī)器可讀介質(zhì)。上文的組合也包括在機(jī)器可讀介質(zhì)的范圍內(nèi)。機(jī)器可執(zhí)行指令包括，例如促使通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)或?qū)Ｓ锰幚頇C(jī)執(zhí)行某一功能或功能組的指令和數(shù)據(jù)。
[0014]將在可在一個(gè)實(shí)施例中通過(guò)包括機(jī)器可執(zhí)行指令(諸如程序代碼，例如采用由聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中的機(jī)器執(zhí)行的程序模塊的形式)的程序產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)的方法步驟的一般上下文中描述實(shí)施例。一般，程序模塊包括執(zhí)行特定任務(wù)或?qū)崿F(xiàn)特定抽象數(shù)據(jù)類型的例程、程序、對(duì)象、組件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。計(jì)算機(jī)可執(zhí)行指令、關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和程序模塊代表用于執(zhí)行本文公開(kāi)的方法步驟的程序代碼的示例。這樣的可執(zhí)行指令或關(guān)聯(lián)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的特定序列代表用于在這樣的步驟中實(shí)現(xiàn)描述的功能的對(duì)應(yīng)動(dòng)作的示例。
[0015]實(shí)施例可使用到具有處理器的一個(gè)或多個(gè)遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)的邏輯連接而在聯(lián)網(wǎng)環(huán)境中實(shí)踐。邏輯連接可包括局域網(wǎng)(LAN)和廣域網(wǎng)(WAN)，其通過(guò)示例并且非限制性地在這里呈現(xiàn)。這樣的聯(lián)網(wǎng)環(huán)境在辦公室范圍或企業(yè)范圍的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)、內(nèi)聯(lián)網(wǎng)和因特網(wǎng)中是普通的，并且可使用很多種不同的通信協(xié)議。本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員將意識(shí)到這樣的網(wǎng)絡(luò)計(jì)算環(huán)境典型地將包含許多類型的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)配置，其包括個(gè)人計(jì)算機(jī)、手持裝置、多處理器系統(tǒng)、基于微處理器或可編程的消費(fèi)電子設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)PC、小型計(jì)算機(jī)、大型計(jì)算機(jī)等。
[0016]實(shí)施例還可在分布式計(jì)算環(huán)境中實(shí)踐，其中任務(wù)由通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)而鏈接(通過(guò)硬連線鏈路、無(wú)線鏈路或通過(guò)硬連線或無(wú)線鏈路的組合)的本地和遠(yuǎn)程處理裝置執(zhí)行。在分布式計(jì)算環(huán)境中，程序模塊可位于本地和遠(yuǎn)程存儲(chǔ)器存儲(chǔ)裝置兩者中。
[0017]用于實(shí)現(xiàn)示范性實(shí)施例的全部或部分的示范性系統(tǒng)可包括采用計(jì)算機(jī)形式的通用計(jì)算裝置，其包括處理單元、系統(tǒng)存儲(chǔ)器和使包括系統(tǒng)存儲(chǔ)器的各種系統(tǒng)組件耦合于處理單元的系統(tǒng)總線。系統(tǒng)存儲(chǔ)器可包括只讀存儲(chǔ)器(ROM)和隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)。計(jì)算機(jī)還可包括用于從磁硬盤讀和寫到磁硬盤的磁硬盤驅(qū)動(dòng)器、用于從可移動(dòng)磁盤讀或?qū)懙娇梢苿?dòng)磁盤的磁盤驅(qū)動(dòng)器和用于從可移動(dòng)光盤(例如CD ROM或其他光介質(zhì))讀或?qū)懙娇梢苿?dòng)光盤的光盤驅(qū)動(dòng)器。驅(qū)動(dòng)器和它們關(guān)聯(lián)的計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)為計(jì)算機(jī)提供機(jī)器可執(zhí)行指令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、程序模塊和其他數(shù)據(jù)的非易失性存儲(chǔ)。
[0018]在實(shí)施例中公開(kāi)的方法的技術(shù)效果包括通過(guò)去除包括不必要高光譜簽名的所有像素而增加高光譜圖像的可壓縮性。因此，用于存檔目的所必需的數(shù)據(jù)和時(shí)間的量減少。同樣，方法通過(guò)大致上減少要手動(dòng)或自動(dòng)搜索的數(shù)據(jù)的大小而在現(xiàn)有的檢測(cè)方法的速度上有改進(jìn)。另外，方法使高光譜圖像增強(qiáng)使得之前未檢測(cè)的對(duì)象和特征現(xiàn)在可被檢測(cè)。
[0019]圖1是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例選擇沒(méi)有要用于背景減去的移動(dòng)對(duì)象的場(chǎng)景的高光譜圖像的方法10的示意圖。在過(guò)程的開(kāi)始12，可包括單個(gè)圖像或高光譜視頻饋送的遠(yuǎn)程感測(cè)HSI可在14處輸入到能夠處理HSI的處理器。
[0020]在14處輸入到處理器的HSI是目標(biāo)場(chǎng)景的高光譜圖像系列。該目標(biāo)場(chǎng)景是成像區(qū)，其中該成像區(qū)的空間邊界對(duì)于高光譜圖像(例如將由固定攝像機(jī)收集的)的整個(gè)集合將保持不變。例如，目標(biāo)場(chǎng)景可具有由多草地形環(huán)繞的公路段。盡管每個(gè)高光譜圖像可在例如汽車穿過(guò)公路或環(huán)境光水平一整天都在改變時(shí)不同，集合中的高光譜圖像中的全部應(yīng)該具有相同的公路段。注意該示例僅是為了說(shuō)明性目的并且不應(yīng)視為限制性的；靜止場(chǎng)景的任何高光譜圖像系列可以是相關(guān)的。
[0021]為了確定在目標(biāo)場(chǎng)景中沒(méi)有移動(dòng)對(duì)象的至少一個(gè)高光譜圖像，處理器可在16處開(kāi)始迭代通過(guò)收集的高光譜圖像系列。對(duì)于系列中的每個(gè)收集的高光譜圖像，處理器可在18處確定高光譜圖像是否在目標(biāo)場(chǎng)景中具有任何移動(dòng)或新的對(duì)象。如果處理器確定在目標(biāo)場(chǎng)景中存在移動(dòng)或新的對(duì)象，處理器可經(jīng)由循環(huán)終止器32和循環(huán)迭代器16處的迭代邏輯步驟行進(jìn)到高光譜圖像系列中的下一個(gè)高光譜圖像。如果處理器在20處確定高光譜圖像中沒(méi)有移動(dòng)或新的對(duì)象，則處理器可在22處選擇高光譜圖像作為目標(biāo)場(chǎng)景的背景。
[0022]當(dāng)前發(fā)明的方法在24處允許高光譜圖像代表目標(biāo)場(chǎng)景的背景或允許高光譜圖像集代表目標(biāo)場(chǎng)景的背景，這取決于實(shí)現(xiàn)。如果處理器在26處將指定單個(gè)高光譜圖像來(lái)代表目標(biāo)場(chǎng)景的背景，處理器可將單個(gè)選擇的高光譜圖像存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)46中并且在48處終止背景選擇過(guò)程。如果處理器在30處將指派多個(gè)高光譜圖像來(lái)代表目標(biāo)場(chǎng)景的背景，處理器可經(jīng)由循環(huán)終止器32和循環(huán)迭代器16處的迭代邏輯步驟繼續(xù)迭代通過(guò)高光譜圖像集。
[0023]當(dāng)處理器已經(jīng)在32處完全迭代通過(guò)目標(biāo)場(chǎng)景的高光譜圖像系列時(shí)，處理器可確定多個(gè)高光譜圖像是否已經(jīng)被指定來(lái)代表目標(biāo)場(chǎng)景的背景。如果處理器已經(jīng)在36處指定多個(gè)高光譜圖像來(lái)代表目標(biāo)場(chǎng)景的背景，處理器可在38處對(duì)多個(gè)高光譜圖像求平均來(lái)創(chuàng)建存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)46中的單個(gè)背景圖像并且背景選擇過(guò)程在48處終止。如果處理器在50處未指定多個(gè)高光譜圖像來(lái)代表目標(biāo)場(chǎng)景的背景，然后，如果處理器在40處指定單個(gè)高光譜圖像來(lái)代表目標(biāo)場(chǎng)景的背景，它在42處將該單個(gè)高光譜圖像存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)46中。然后，處理器在48處終止過(guò)程。如果處理器在40處未指定任何高光譜圖像來(lái)代表目標(biāo)場(chǎng)景的背景，處理器在44處可收集14處的新的高光譜圖像系列來(lái)重新開(kāi)始選擇沒(méi)有移動(dòng)對(duì)象的目標(biāo)場(chǎng)景的至少一個(gè)高光譜圖像的過(guò)程。
[0024]處理器在18處可確定目標(biāo)場(chǎng)景的高光譜圖像是否包含通過(guò)由用戶手動(dòng)干預(yù)或自動(dòng)移動(dòng)或新的目標(biāo)。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，處理器在18處可在處于操作的初始狀態(tài)時(shí)向用戶顯示高光譜圖像系列。用戶可在22處選擇至少一個(gè)高光譜圖像作為目標(biāo)場(chǎng)景的背景圖像。備選地，處理器在18處可基于應(yīng)用于當(dāng)前高光譜圖像的標(biāo)準(zhǔn)集來(lái)自動(dòng)選擇22處的至少一個(gè)高光譜圖像作為目標(biāo)場(chǎng)景的背景圖像。上述標(biāo)準(zhǔn)可基于高光譜圖像的空間或光譜特性并且可采用當(dāng)前高光譜圖像與之前收集的HSI的比較。
[0025]在確定、選擇并且存儲(chǔ)高光譜圖像來(lái)代表沒(méi)有移動(dòng)或新的對(duì)象的目標(biāo)場(chǎng)景的背景時(shí)，處理器然后可從目標(biāo)場(chǎng)景的高光譜圖像去除背景。圖2是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例創(chuàng)建背景減去的高光譜圖像100的方法的示意圖。在過(guò)程的開(kāi)始112，可包括單個(gè)圖像或高光譜視頻饋送的遠(yuǎn)程感測(cè)HSI可在114處輸入到能夠處理HSI的處理器。遠(yuǎn)程感測(cè)的HSI可以是來(lái)自圖1的14的相同的高光譜圖像系列，或可以是相同目標(biāo)場(chǎng)景的新的高光譜圖像系列。處理器可在116處開(kāi)始迭代通過(guò)收集的高光譜圖像系列。
[0026]在118處，處理器可從當(dāng)前高光譜圖像減去在46處存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的目標(biāo)場(chǎng)景的背景圖像來(lái)創(chuàng)建背景減去的高光譜圖像。盡管減去可以是單個(gè)像素減去由此背景圖像的像素簽名從高光譜圖像的對(duì)應(yīng)像素的簽名減去，根據(jù)實(shí)現(xiàn)可使用其他減去方法。例如，如果背景圖像像素的簽名與高光譜圖像的對(duì)應(yīng)像素的簽名之間的絕對(duì)差小于預(yù)定閾值，處理器可在118處通過(guò)將所得的像素值設(shè)置成零而執(zhí)行減去。對(duì)于一個(gè)示例預(yù)定閾值，高光譜簽名的每一個(gè)值必須在背景圖像的像素的簽名的對(duì)應(yīng)值的5%內(nèi)。根據(jù)實(shí)現(xiàn)可使用其他閾值。
[0027]背景減去的高光譜圖像然后可在46處存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中或顯示給用戶。處理器然后可經(jīng)由120和116處的迭代邏輯來(lái)循環(huán)通過(guò)高光譜圖像系列直到在122處終止過(guò)程。
[0028]在46處存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中的背景減去的高光譜圖像的格式代表原始高光譜圖像的大致上壓縮版本。與傳統(tǒng)的彩色圖像中的每個(gè)RGB像素如何包含三個(gè)值相似，高光譜圖像中的每個(gè)像素包含N個(gè)值，每個(gè)光譜帶一個(gè)，其中N遠(yuǎn)大于三。通過(guò)僅保存目標(biāo)場(chǎng)景中的移動(dòng)或新的對(duì)象的像素，保存到數(shù)據(jù)庫(kù)46的像素的數(shù)量可在保留所有光譜帶的N個(gè)值時(shí)急劇下降。例如，具有20個(gè)帶的640x480像素高光譜圖像將需要6，144，000個(gè)獨(dú)特的數(shù)值以完全存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)46中。如果僅確定場(chǎng)景中移動(dòng)或新的對(duì)象的300個(gè)像素，處理器將需要將300*20=6000個(gè)數(shù)值以及對(duì)應(yīng)的二維像素坐標(biāo)達(dá)總共6，600個(gè)值存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)46中。
[0029]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，單個(gè)目標(biāo)場(chǎng)景的若干不同的背景圖像通過(guò)確定背景圖像10的方法的多個(gè)情形而存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)46中并且在其中分類。數(shù)據(jù)庫(kù)46中的目標(biāo)場(chǎng)景的每個(gè)背景圖像通過(guò)照亮目標(biāo)場(chǎng)景而分類。示例類別可代表例如早晨、中午、太陽(yáng)、傍晚、夜晚、局部多云和完全多云的日間條件。當(dāng)處理器在118處生成背景減去的圖像時(shí)，處理器可通過(guò)使高光譜圖像的屬性特征化或比較場(chǎng)景的背景圖像與高光譜圖像的收集時(shí)間而確定從數(shù)據(jù)庫(kù)46檢索哪個(gè)背景圖像。
[0030]圖3是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例創(chuàng)建簽名減去的高光譜圖像200的方法的示意圖。在過(guò)程的開(kāi)始212時(shí)，高光譜圖像和高光譜簽名可輸入到能夠處理高光譜圖像的像素的處理器。高光譜圖像可以是來(lái)自圖1的14的高光譜圖像系列中的一個(gè)，但高光譜圖像的源可取決于實(shí)現(xiàn)。
[0031]要從高光譜圖像去除的高光譜簽名的源可以是簽名的數(shù)據(jù)庫(kù)或來(lái)自高光譜圖像自身的簽名。高光譜簽名的數(shù)據(jù)庫(kù)可包含方法200的用戶感興趣的自然或人工物質(zhì)的簽名。另外，用戶可通過(guò)將數(shù)據(jù)庫(kù)中的已知物質(zhì)簽名組合來(lái)選擇生成額外的簽名用于減去。例如，用戶可通過(guò)使多個(gè)簽名每個(gè)與不同的加權(quán)組合來(lái)生成簽名用于減去。在另一個(gè)示例中，用戶可通過(guò)從第一簽名選擇一組光譜帶并且從第二簽名選擇一組不同的光譜帶而創(chuàng)建簽名用于減去。在再另一個(gè)示例中，處理器可通過(guò)對(duì)選擇的簽名應(yīng)用變換來(lái)模擬例如日光、月光或前燈的變化的照明條件下物質(zhì)的簽名而創(chuàng)建有關(guān)的簽名集。[0032]處理器可在214處開(kāi)始迭代通過(guò)高光譜圖像的像素。處理器可在216處將高光譜圖像的像素的簽名與選擇的高光譜簽名比較以通過(guò)確定相異測(cè)量來(lái)確定匹配，并且在218處將相異測(cè)量的值與預(yù)定閾值比較。相異測(cè)量是用于確定兩個(gè)向量之間的數(shù)學(xué)距離的度量。例如，處理器可使用曼哈頓距離或I1范數(shù)來(lái)確定匹配，以計(jì)算高光譜圖像的像素的簽名與選擇的高光譜簽名之間的絕對(duì)差的和是否小于預(yù)定閾值。
[0033]處理器可計(jì)算其他相異測(cè)量。相異測(cè)量的一個(gè)種類是基于范數(shù)的并且是兩個(gè)向量之間的距離的直接計(jì)算。除曼哈頓距離外，如果高光譜圖像的像素的簽名與選擇的高光譜簽名之間的平方差的和的平方根小于預(yù)定閾值，處理器可從歐幾里得距離(也稱為I2范數(shù))計(jì)算相異測(cè)量，來(lái)確定匹配。在基于范數(shù)的相異測(cè)量的另一個(gè)示例中，如果高光譜圖像的像素的簽名與選擇的高光譜簽名之間的最大絕對(duì)差小于預(yù)定閾值，處理器可計(jì)算切比雪夫距離(也稱為I OO范數(shù))來(lái)確定匹配。
[0034]已經(jīng)開(kāi)發(fā)相異測(cè)量的另一個(gè)種類來(lái)利用圖像中候選目標(biāo)的統(tǒng)計(jì)特性。例如，馬氏距離是已經(jīng)應(yīng)用于高光譜像素簽名的相似性的統(tǒng)計(jì)測(cè)量。馬氏距離通過(guò)測(cè)試針對(duì)已知簽名種類的平均值和標(biāo)準(zhǔn)偏差的簽名來(lái)測(cè)量簽名的相似性。因?yàn)闇y(cè)量的統(tǒng)計(jì)性質(zhì)，計(jì)算馬氏距離需要簽名集而不是如用于基于范數(shù)的計(jì)算的單個(gè)簽名比較。
[0035]其他的已知技術(shù)包括光譜角映射表(SAM)、光譜信息散度(SID)、零均值差分區(qū)(ZMDA)和巴氏距離。SAM是用于通過(guò)將每個(gè)光譜視為向量并且計(jì)算這些向量之間的角度來(lái)將簽名與已知簽名比較的方法。因?yàn)镾AM僅使用向量方向而不是向量長(zhǎng)度，方法對(duì)照度中的變化不敏感。SID是用于通過(guò)測(cè)量光譜之間的概率性差異或散度而將候選目標(biāo)的簽名與已知簽名比較的方法。ZMDA按照簽名的變化而將它們歸一化并且計(jì)算它們的差，其對(duì)應(yīng)于兩個(gè)向量之間的區(qū)。巴氏距離與馬氏距離相似，但用于測(cè)量針對(duì)已知簽名種類的候選目標(biāo)簽名集之間的距離。
[0036]在計(jì)算相異測(cè)量后，處理器可將相異測(cè)量的值與預(yù)定閾值比較來(lái)確定匹配。對(duì)于一個(gè)示例預(yù)定閾值，選擇的簽名的每一個(gè)值必須在高光譜圖像的像素的簽名的對(duì)應(yīng)值的5%內(nèi)。根據(jù)實(shí)現(xiàn)可使用其他閾值。
[0037]如果在220處簽名不匹配，處理器可經(jīng)由循環(huán)邏輯終止器226和迭代器214而迭代到高光譜圖像中的下一個(gè)像素。如果在222處簽名匹配，高光譜圖像中的像素可通過(guò)在224處將它的值設(shè)置成零而刪除并且然后處理器可經(jīng)由循環(huán)邏輯終止器226和迭代器214而繼續(xù)迭代通過(guò)高光譜圖像的剩余像素。當(dāng)處理器已經(jīng)迭代通過(guò)高光譜圖像中的像素中的全部時(shí)，過(guò)程在228處終止，在該點(diǎn)處簽名減去的高光譜圖像可存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)中或由用戶在顯示器上查看。
[0038]可重復(fù)方法200來(lái)去除對(duì)高光譜圖像的額外選擇的簽名。另外，可對(duì)高光譜圖像系列重復(fù)過(guò)程。處理器可配置成通過(guò)經(jīng)由顯示器向用戶顯示中間結(jié)果并且經(jīng)由圖形用戶接口接收關(guān)于要減去哪些物質(zhì)簽名的指令而自動(dòng)或手動(dòng)執(zhí)行這些步驟。在方法的一個(gè)實(shí)現(xiàn)中，處理器去除代表背景圖像的簽名中的全部，從而僅留下與移動(dòng)或新的對(duì)象的簽名相關(guān)的圖像。
[0039]通過(guò)示例，圖4-7證明本發(fā)明的實(shí)施例。圖4示出由多草地形環(huán)繞的公路的場(chǎng)景300的高光譜圖像。該圖像示出公路310、塔312、樹(shù)314、人工基礎(chǔ)設(shè)施316和多草地形320。處理器可在18處將圖1中的高光譜圖像識(shí)別為沒(méi)有移動(dòng)對(duì)象并且將它存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)庫(kù)46中作為目標(biāo)場(chǎng)景的背景圖像。
[0040]圖5示出圖4的場(chǎng)景(其中汽車410正穿過(guò)公路310)的高光譜圖像400。處理器可在18處將該圖像識(shí)別為具有移動(dòng)對(duì)象。場(chǎng)景的圖像400對(duì)于圖2的背景減去100的方法是候選。
[0041]圖6示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)自圖5的場(chǎng)景(其中已經(jīng)去除公路和多草地形)的背景減去的高光譜圖像500。處理器可從圖2中的數(shù)據(jù)庫(kù)46檢索來(lái)自圖4的背景圖像300。處理器從來(lái)自圖5的場(chǎng)景的高光譜圖像400減去來(lái)自圖4的背景圖像300。僅剩余的圖像元素是汽車410。已經(jīng)刪除來(lái)自300的非移動(dòng)對(duì)象中的全部，從而留下空白空間。公路的輪廓僅為了參考而示出并且將不在實(shí)際圖像500中。
[0042]圖7示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例來(lái)自圖5的場(chǎng)景(其中已經(jīng)去除來(lái)自圖4的多草地形320)的簽名減去的高光譜圖像600。處理器使用來(lái)自圖3的簽名減去方法200來(lái)去除來(lái)自圖4的多草地形320的簽名以在所得的簽名減去的圖像600中創(chuàng)建一大片空白空間620?？梢宰R(shí)別其他候選簽名(包括公路310、樹(shù)314和人工基礎(chǔ)設(shè)施316的簽名)用于去除。
[0043]圖6的示例背景減去的圖像500以及圖7的簽名減去的圖像600證明本發(fā)明的方法可急劇改進(jìn)高光譜圖像中移動(dòng)對(duì)象的檢測(cè)能力。另外，之前描述的數(shù)據(jù)壓縮水平在視覺(jué)上是明顯的，尤其在圖6中(其中僅剩余汽車410)。
[0044]該書(shū)面描述使用示例來(lái)公開(kāi)本發(fā)明，其包括最佳模式，并且還使本領(lǐng)域內(nèi)任何技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明，包括制作和使用任何裝置或系統(tǒng)并且執(zhí)行任何包含的方法。本發(fā)明的專利范圍由權(quán)利要求限定，并且可包括本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員想到的其他示例。這樣的其他示例如果其具有不與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言不同的結(jié)構(gòu)元件，或者如果其包括與權(quán)利要求的文字語(yǔ)言無(wú)實(shí)質(zhì)區(qū)別的等同結(jié)構(gòu)元件則意在權(quán)利要求的范圍內(nèi)。
[0045]部件列表
【權(quán)利要求】
1.一種從至少一個(gè)高光譜圖像去除靜止對(duì)象的方法，所述方法包括: 收集目標(biāo)場(chǎng)景的高光譜圖像系列； 確定所述目標(biāo)場(chǎng)景中沒(méi)有移動(dòng)對(duì)象的至少一個(gè)第一高光譜圖像； 選擇所述至少一個(gè)第一高光譜圖像； 確定所述目標(biāo)場(chǎng)景中具有移動(dòng)對(duì)象的至少一個(gè)第二高光譜圖像；以及從所述至少一個(gè)第二高光譜圖像減去所述至少一個(gè)第一高光譜圖像來(lái)創(chuàng)建背景減去的高光譜圖像。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括顯示所述背景減去的高光譜圖像的步驟。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括存儲(chǔ)所述背景減去的高光譜圖像的步驟。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，如果在減去步驟中所述至少一個(gè)第二高光譜圖像的簽名與所述至少一個(gè)第一高光譜圖像的平均簽名之間的絕對(duì)差小于預(yù)定閾值，將差值設(shè)置成零。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括校準(zhǔn)所述至少一個(gè)第一高光譜圖像和所述至少一個(gè)第二高光譜圖像來(lái)解釋所述目標(biāo)場(chǎng)景的照度中的差的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，手動(dòng)進(jìn)行確定和選擇步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，自動(dòng)進(jìn)行確定和選擇步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述選擇步驟進(jìn)一步包括選擇至少兩個(gè)第一高光譜圖像并且對(duì)所述至少兩個(gè)第一高光譜圖像的簽名求平均。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，確定所述目標(biāo)場(chǎng)景中沒(méi)有移動(dòng)對(duì)象的所述至少一個(gè)第一高光譜圖像的步驟通過(guò)將所述至少一個(gè)第一高光譜圖像與目標(biāo)場(chǎng)景的高光譜圖像系列比較而進(jìn)行。
【文檔編號(hào)】G06T1/00GK103810667SQ201310406333
【公開(kāi)日】2014年5月21日 申請(qǐng)日期:2013年9月9日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月9日
【發(fā)明者】B.T.奧基平蒂, E.D.比勒, T.B.塞巴斯蒂安, K.R.庫(kù)琴斯基 申請(qǐng)人:通用電氣航空系統(tǒng)有限責(zé)任公司