目标探测与识别

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目标探测与识别

1.概述

2.去伪装目标探测

2.1数据浏览与准备目标波谱

2.2目标探测流程化工具

2.2.1选择输入/输出文件

2.2.2大气校正

2.2.3输入目标波谱

2.2.4输入背景波谱

2.2.5执行MNF变换

2.2.6选择及运行分析方法

2.2.7浏览结果以及提取目标

2.2.8结果后处理

2.2.9输出结果

3.基于BandMax向导的SAM目标探测

3.1工具功能介绍

3.2详细操作流程

3.2.1数据打开与目视解译

3.2.2收集目标与背景波谱

3.2.3启动SAM Target Finder with BandMax

1、概述

高光谱图像分类方法与传统的多光谱分类有本质的区别，从高光谱图像的每个像元均可以获取一条连续的波谱曲线，就可以考虑用已知的波谱曲线和图上每个像元获取的波谱曲线进行对比，理想情况下，如果两条波谱曲线一样，就能说明这个像元是哪种物质。

高光谱图像的这个特性，使它除了应用于一般的图像分类，还应用于物质识别、目标探测等。图像分类更多关注的是地物覆盖和物质成分，目标识别和探测是对特定对象的搜索，其结果是"有"或者"没有"。因此我们把高光谱图像分类、物质识别、探测等称为波谱识别。

本节以两个专题为例（去伪装目标探测与基于BandMax向导工具的SAM目标探测），学习ENVI中提供的高光谱目标探测与识别功能。

2、去伪装目标探测

去伪装目标探测也是利用高光谱图像的地物识别能力，从图像上探测遮掩或者伪装的目标，比如一种特殊物质、矿物甚至军事目标等。下面以从图像上探测一个目标为例（练习数据存放在"..\18.目标探测与识别\数据\1. 目标探测"中），介绍ENVI的Target Detection Wizard工具的操作流程。

在本例中，示例数据是包含384个波段，波段覆盖382nm~2500nm的高光谱数据。主要过程如下：从图上目视解译一个目标（可以是多个目标），以这个目标的平均波谱作为参考，搜索整个图像，识别具有类似或者相同波谱的目标。

2.1数据浏览与准备目标波谱

（1）选择菜单File > Open，打开文件nvis_sub1_hsi.img；

注：可以采用RGB彩色显示模式，在Data Manager中选择波段54、34、14分别对应RGB三个通道，然

后点击Load Data按钮可以近似真彩色的显示原始图像，如下图。

图1 真彩色显示输入图像

（2）在右边图层管理器中nvis_sub1_hsi.img右键选择New Region Of Interest打开ROI Tool，在ROI Tool中修改ROI Name：target 1。

（3）在ENVI主界面中的工具栏Goto输入：130,650，回车定位到一辆装甲车目标。绘制这个目标的一个多边形ROI。

注：练习数据中提供了目标ROI文件。其中target1_sub1_roi.roi是ENVI Classic或者ENVI4.8及更早版本的ROI文件，target1_sub1_roi.xml是ENVI5.1或者更高版本的ROI文件。选择菜单File > Open，可以打开ROI文件。

图2 绘制目标的多边形ROI

（4）浏览目标波谱。在Layer Manager中，右键点击target 1，选择Statistics（如下图左），会对ROI的波谱进行统计，结果如下图（右）所示。

图3 统计菜单（左）与波谱曲线（右）

2.2目标探测流程化工具

2.2.1选择输入/输出文件

（1）启动Target Detection Wizard工具，位于Toolbox/Target Detection/Target Detection Wizard，在弹出的面板左侧为整个流程的描述信息，单击Next按钮；

（2）单击Select Input File，选择高光谱数据nvis_sub1_hsi.img；

（3）单击Select Output Root Name，选择输出结果的根目录，如D:\Temp\nvis_sub1_hsi；

（4）单击Next按钮进入"Atmospheric Correction"面板。

2.2.2大气校正

此数据是经过大气校正的，选择None / Already Corrected选项，单击Next进入"Select Target Spectra" 面板。

注：这个面板提供了快速大气校正（QUAC）、几个基于统计学的大气校正方法（IAR Reflectance、Log Residuals、Flat Field、Empirical Line）和简化的黑暗像元法（Dark Subtraction），如果输入数据未经过大气校正，用户可根据需要进行方法的选择。

2.2.3输入目标波谱

在"Select Target Spectra" 面板选择Import > From ROI/EVF from input file，选择列表中的target 1，点击OK，选择后效果如下图所示。单击Select All，选中目标波谱，然后单击Next按钮进入"Select Non-Target Spectra" 面板。

注：

1）如果需要探测多个目标，则输入多个目标的波谱，单击Select All选择列表中所有目标波，单击Next执行下一步操作。

2）当需要应用Orthogonal Subspace Projection （OSP）, Target-Constrained Interference-Minimized Filter （TCIMF）, 和Mixture Tuned Target-Constrained Interference-Minimized Filter （MTTCIMF）三种波谱分析方法时，需要至少2个目标波谱，或提供背景波谱。