高光譜圖象奇異目標(biāo)檢測(cè)方法及實(shí)現(xiàn)技術(shù)研究.pdf

1、隨著空間技術(shù)及電子技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代遙感技術(shù)已經(jīng)成為信息獲取技術(shù)中不可或缺的重要手段。作為上個(gè)世紀(jì)末的最后10年中人類在對(duì)地觀測(cè)方面所取得的重大技術(shù)突破之一，高光譜圖象是國(guó)內(nèi)外信息處理領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。高光譜圖象良好的光譜診斷能力使得它非常適合對(duì)照自然背景發(fā)現(xiàn)人工目標(biāo)，因此越來(lái)越受到各國(guó)的重視。然而高光譜圖象大數(shù)據(jù)量、高數(shù)據(jù)維給目標(biāo)檢測(cè)應(yīng)用帶來(lái)了極大的困難，傳統(tǒng)的基于單幅圖象的分割、檢測(cè)算法已經(jīng)不適應(yīng)于高光譜圖象的小目標(biāo)檢測(cè)。在這樣

2、的應(yīng)用背景下，本文作了以下幾方面的研究。
　　首先，本文對(duì)高光譜圖象數(shù)據(jù)降維技術(shù)進(jìn)行了研究。降維方法主要有波段選擇和特征提取兩大類方法。本文介紹了主分量分析、分段主成分變換、基于遺傳算法和高階矩的波段選擇四種降維方法。波段選擇方法更易于硬件系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，本文選擇基于高階矩的波段選擇法作為高光譜圖像硬件處理平臺(tái)的降維手段。
　　其次，研究了具有代表性的三種奇異檢測(cè)算法：RX算法、基于高斯馬爾可夫隨機(jī)場(chǎng)模型(GMRF)的檢測(cè)算法和基

3、于隨機(jī)最大期望(SEM)分類的檢測(cè)算法。前兩者屬于局部奇異檢測(cè)算法，后者屬于全局奇異檢測(cè)算法。它們都被列入到美國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局(DARPA)自適應(yīng)光譜偵察工程(ASRP)計(jì)劃之中。利用真實(shí)的高光譜圖像(HYDICE)進(jìn)行計(jì)算機(jī)仿真實(shí)驗(yàn)，通過(guò)比較三種檢測(cè)方法的檢測(cè)性能和計(jì)算復(fù)雜度，選擇RX算法作為硬件實(shí)現(xiàn)方案。
　　最后，參照國(guó)內(nèi)現(xiàn)有高光譜成像光譜儀技術(shù)參數(shù)，設(shè)計(jì)了一個(gè)高光譜圖象目標(biāo)檢測(cè)系統(tǒng)。這也是本文最主要的工作。該系統(tǒng)主要包括

4、兩部分：模擬信源傳輸系統(tǒng)和基于DSP的奇異檢測(cè)系統(tǒng)。模擬信源傳輸系統(tǒng)采用USB2.0接口，選用Cyclone系列FPGA芯片EP1C6Q8進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸時(shí)序控制；選擇高性能DSP芯片DM642作為檢測(cè)系統(tǒng)核心處理器。整個(gè)系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)，USB設(shè)備固件程序、驅(qū)動(dòng)程序和應(yīng)用程序的開(kāi)發(fā)，F(xiàn)PGA控制時(shí)序以及DSP系統(tǒng)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵技術(shù)及程序優(yōu)化，本文進(jìn)行了全面詳細(xì)的介紹。系統(tǒng)測(cè)試結(jié)果表明：模擬信源傳輸系統(tǒng)能夠高速穩(wěn)定的傳輸圖象數(shù)據(jù)，DM642檢測(cè)系統(tǒng)