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基于变换的城市遥感影像纹理特征检索

时间:2022-01-29 理论教育 版权反馈
【摘要】:9.1.3 基于Contourlet变换的城市遥感影像纹理特征检索Contourlet变换是Minh.N.Do和Martin.Vetterli在2002年提出的一种新的多尺度几何分析工具,具有多方向、多尺度和各向异性的特点,可以同时描述视觉信息的三个基本要素:尺度、空间和方向信息,目前在遥感影像压缩、遥感影像分类、遥感影像检索等领域均有应用。图9-4 基于Contourlet变换的城市遥感影像纹理特征检索流程图9-5 基于Contourlet变换的城市遥感影像纹理特征检索效果
基于变换的城市遥感影像纹理特征检索_城市遥感

9.1.3 基于Contourlet变换的城市遥感影像纹理特征检索

Contourlet变换是Minh.N.Do和Martin.Vetterli在2002年提出的一种新的多尺度几何分析(multiscale geometric analysis,MGA)工具,具有多方向、多尺度和各向异性的特点,可以同时描述视觉信息的三个基本要素:尺度、空间和方向信息,目前在遥感影像压缩、遥感影像分类、遥感影像检索等领域均有应用。从图9-1(b)可以看出,Contourlet变换的基函数的支撑区间为长宽比随尺度变化而变化的长条形结构,能以接近最优和最稀疏的方式描述图像边缘和用最少的系数来逼近奇异曲线,图9-1(a)为二维可分离小波基于正方形结构支撑空间的曲线逼近方式。

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图9-1 二维小波和Contourlet的曲线逼近方式

Contourlet的分解方式如图9-2所示。Contourlet变换中,可以根据需要设置不同的变换尺度参数和方向尺度参数,本章设置R为Contourlet变换尺度参数,l为其方向矢量参数。当R=3时,l=[1 2 3],Contourlet变换的方向滤波器组将图像分级为2l个方向子带,一次3级Contourlet分解可以得到14个方向的高频子带信号。

图9-3给出一幅原始遥感影像及其3级Contourlet分解效果图(包括一个低频子带信号和14个方向的高频子带信号)。图中包含了城市遥感影像的一类重要目标——建筑物。

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图9-2 频率域子带分解

直方图是近似概率分布的基本统计方法,Contourlet域谱直方图定义如下。给定一个影像窗口W和一组Contourlet变换带通子带W(α)。子带W(α)的谱直方图计算公式如式(9-10)所示:

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其中δ()为狄拉克函数,v为窗口边界条件内的。选择多个滤波器(1,2,…,K)进行滤波操作,可定义影像窗口W的谱直方图矢量如式(9-11)所示:

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式(9-11)中,组成这一组直方图的变换域系数假设是相互独立的。一幅影像或影像窗口的谱直方图从本质上来讲,就是某一滤波器的频率响应和多滤波器组的集成响应在边缘分布上的一组向量,由此形成纹理特征。因为每个滤波反映的边际分布都是一个概率分布,因此可以定义两个光谱直方图HW1和HW2之间的距离为:

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图9-3 城市遥感影像及其3级Contourlet分解效果图

式中:χ2统计量为Kullback-Leibler距离离散度的最佳近似值,广泛应用于直方图相似性比较。

图9-4和图9-5分别为基于Contourlet变换的城市遥感影像纹理特征检索流程图和基于Contourlet变换的城市遥感影像纹理特征检索效果图。从效果图可以看出,返回的前12个结果影像中大多包含了类似的建筑物目标。

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图9-4 基于Contourlet变换的城市遥感影像纹理特征检索流程

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图9-5 基于Contourlet变换的城市遥感影像纹理特征检索效果

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