西北工业大学耿杰获国家专利权
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龙图腾网获悉西北工业大学申请的专利一种基于超像素-超图特征增强网络的极化SAR图像分类方法获国家发明授权专利权,本发明授权专利权由国家知识产权局授予,授权公告号为:CN115578599B 。
龙图腾网通过国家知识产权局官网在2025-07-04发布的发明授权授权公告中获悉:该发明授权的专利申请号/专利号为:202211322174.0,技术领域涉及:G06V10/764;该发明授权一种基于超像素-超图特征增强网络的极化SAR图像分类方法是由耿杰;王茹;蒋雯设计研发完成,并于2022-10-27向国家知识产权局提交的专利申请。
本一种基于超像素-超图特征增强网络的极化SAR图像分类方法在说明书摘要公布了:本发明公开了一种基于超像素‑超图特征增强网络的极化SAR图像分类方法,包括以下步骤:步骤一、预处理极化SAR图像的输入数据;步骤二、利用超像素分割得到极化SAR超像素集;步骤三、生成超像素极化特征矩阵和空间特征矩阵,构建极化特征关联矩阵和空间特征关联矩阵;步骤四、构建两层超像素‑超图卷积神经网络,进行超像素级到像素级特征转换;步骤五、构建特征重建网络和局部特征提取网络,融合重建特征与局部特征实现特征的增强;步骤六、利用训练集对网络进行训练,输出分类结果。本发明提出的超像素‑超图特征增强网络,能够利用极化SAR图像的极化特征和空间特征,充分融合全局信息和局部信息,有效提升了极化SAR图像分类的精度。
本发明授权一种基于超像素-超图特征增强网络的极化SAR图像分类方法在权利要求书中公布了:1.一种基于超像素-超图特征增强网络的极化SAR图像分类方法,其特征在于:包括以下步骤: 步骤一、预处理极化SAR图像的输入数据: 步骤101、将极化SAR的极化散射矩阵在Pauli基下转换得到相干矩阵T,Shh和Svv表示同极化分量,Shv和Svh表示交叉极化分量,h和v分别表示水平极化和垂直极化; 步骤102、对相干矩阵T进行转化,得到6维初始极化特征向量,进而获得尺寸为Ih×Iw×6的极化SAR输入数据,其中,Ih和Iw分别表示极化SAR图像的长和宽; 步骤二、利用超像素分割得到极化SAR超像素集: 步骤201、利用简单线性迭代聚类的超像素分割算法对极化SAR图像进行分割,分割成M个超像素块; 步骤202、形成极化SAR超像素集S={S1,…,Si,…,SM},其中Si表示第i个超像素块; 步骤三、生成超像素极化特征矩阵和空间特征矩阵,构建极化特征关联矩阵和空间特征关联矩阵: 步骤301、在极化SAR超像素集S中,计算每个超像素内所有像素点极化特征的均值,生成极化特征矩阵计算每个超像素内所有像素点横纵坐标的均值,生成空间特征矩阵其中,和分别表示超像素Si的极化特征向量和空间特征向量; 步骤302、在超像素集S中,利用极化特征矩阵计算超像素极化特征之间的相似度,对于每个超像素,使用k近邻算法挑选出k个相似度最高的值,并将其余相似度值设置为0,生成极化特征关联矩阵Hpol∈RM×M; 步骤303、在超像素集S中,利用空间特征矩阵计算超像素空间特征之间的相似度,对于每个超像素,找出与其在空间位置中相邻超像素的相似度值,并将其余空间特征相似度值设置为0,生成空间特征关联矩阵Hspa∈RM×M; 步骤四、构建两层超像素-超图卷积神经网络,进行超像素级到像素级特征转换: 步骤401、构建两层超像素-超图卷积神经网络,将极化特征关联矩阵Hpol、空间特征关联矩阵Hspa、极化特征矩阵Xpol和空间特征矩阵Xspa输入到网络中,利用网络学习到更高层次的超像素特征其中,Dc表示网络输出超像素的特征维度; 步骤402、利用超像素-像素转换矩阵将超像素-超图卷积神经网络输出的超像素特征转换到像素级特征其中,IhIw表示极化SAR图像所有像素点个数; 步骤五、构建特征重建网络和局部特征提取网络,融合重建特征与局部特征实现特征的增强: 步骤501、构建特征重建网络,将得到的像素级特征输入到特征重建网络中,特征重建表达式为其中,表示第l层隐藏层的输出,且bl表示特征重建网络偏置,frec·表示特征重建网络的激活函数; 步骤502、构建局部特征提取网络,提取极化SAR图像的局部特征Xlocal,局部特征提取表达式为其中,表示第l层网络提取的局部特征,表示卷积核,表示局部特征提取网络偏置,f·表示特征提取网络的激活函数; 步骤503、将特征重建网络的输出与局部特征Xlocal进行拼接,实现特征的增强,得到最终用于分类的整体特征Xtotal; 步骤六、利用训练集对网络进行训练,输出分类结果: 步骤601、将整体特征Xtotal输入到Softmax分类器中,得到图像中每个像素点的预测结果Pjc; 步骤602、每一类随机选择比例为r的训练样本形成训练集,对网络进行训练,网络训练过程中的损失函数为L=αLrec+Lc,其中,Lrec是重建损失,Lc是分类损失,α是平衡参数。
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