CN109886897B - 一种高光谱图像解混设备 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种高光谱图像解混设备，属于图像数据处理技术领域。该设备包括下壳体、上壳体、高光图谱分割解混器和低通滤波模块，所述下壳体的一侧的顶端设置有键盘，且下壳体一侧的底端设置有触摸板，所述下壳体一端的底部设置有USB接口，且下壳体内部的另一侧安装有高光图谱分割解混器，所述高光图谱分割解混器的一侧固定有单片机，且高光图谱分割解混器的内部设置有分割模块和解混模块，所述上壳体靠近下壳体的一侧设置有液晶显示屏。本发明通过安装有上壳体、液晶显示屏、下壳体、减排、触摸板、锁扣以及提手，使得便于将上壳体与下壳体合并起来通过锁扣固定连接，通过提手可以便于装置的携带。

Description

一种高光谱图像解混设备
技术领域
本发明属于图像数据处理技术领域，涉及一种高光谱图像解混设备。
背景技术
遥感技术经过20世纪后半叶的发展，无论在理论上、技术上和应用上均发生了重大的变化，其中，高光谱图像技术的出现和快速发展无疑是这种变化中十分突出的一个方面，通过搭载在不同空间平台上的高光谱传感器，即成像光谱仪，在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域，以数十至数百个连续且细分的光谱波段对目标区域同时成像，得到很多光谱分布连续且光谱范围较小的影像信息数据，由于光谱成像仪的空间分辨率限制和地物的复杂多样性，高光谱图像的某些像元中包含多种物质，被称为混合像元，为达到对目标物的精确识别与分析，从混合像元中提取端元光谱及其特征成为当前研究中的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种高光谱图像解混设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高光谱图像解混设备，包括下壳体1、上壳体6、高光图谱分割解混器11和低通滤波模块22；
所述下壳体1的一侧的顶端设置有键盘7，且下壳体1一侧的底端设置有触摸板2，所述下壳体1一端的底部设置有USB接口8，且下壳体1内部的另一侧安装有高光图谱分割解混器11；
所述高光图谱分割解混器11的一侧固定有单片机14，且高光图谱分割解混器11的内部设置有分割模块29和解混模块30，分割模块29上固定有高光谱图像分割总模块23，所述高光谱图像分割总模块23内部的一端设置有降噪主模块19，且高光谱图像分割总模块23内部的另一端设置有降维模块24，所述降噪主模块19内部的一端固定有频域降噪模块20，且降噪主模块19内部的另一端固定有空域降噪模块27，所述空域降噪模块27的内部固定有形态滤波器28；
所述频域降噪模块20内部的一端固定有高通滤波模块21，且频域降噪模块20内部的另一端固定有低通滤波模块22，所述降维模块24内部的一端固定有主成分分析模块25，且降维模块24内部的另一端固定有最小噪声分离模块26，解混模块30上固定有高光谱信号识别模块31，高光谱信号识别模块31的一端连接有窗口扫描模块32，窗口扫描模块32的一端分别连接有非负矩阵分解模块一33和非负矩阵分解模块二34；
所述下壳体1远离键盘7一侧的中央位置处安装有检修盖9，且检修盖9上设置有散热风扇16，所述检修盖9上方的下壳体1上安装有电源12，所述下壳体1远离键盘7一侧的四个拐角处均固定有吸盘18，且下壳体1一侧的顶端铰接有上壳体6，所述上壳体6靠近下壳体1的一侧设置有液晶显示屏3。
进一步，所述下壳体1与上壳体6上均固定有提手5，且提手5上均匀设置有防滑凸起。
进一步，所述上壳体6远离液晶显示屏3的一侧设置有散热翅13，且散热翅13等间距分布。
进一步，所述上壳体6与下壳体1之间均匀通过锁扣4固定连接，且上壳体6与下壳体1的连接处均设置有密封件17，所述密封件17采用钢板外包橡胶套的结构形式。
进一步，所述检修盖9的两端均固定有滑块10，所述下壳体1内部靠近检修盖9的一侧的两端均设置有与滑块10相匹配的滑槽15，且检修盖9通过滑块10与滑槽15构成滑动机构。
进一步，所述降噪主模块19和降维模块24连接有标记分水岭算法模块，且标记分水岭算法模块中设有最终分割区域标记，并且标记分水岭算法模块中标记采用数学形态学极小值标定技术。
本发明的有益效果在于：
(1)该高光谱图像解混设备通过安装有上壳体、液晶显示屏、下壳体、减排、触摸板、锁扣以及提手，使得便于将上壳体与下壳体合并起来通过锁扣固定连接，通过提手可以便于装置的携带，相比传统的台式机灵活性更高，使用者可以携带装置出差或在室外使用，同时在下壳体底部的四个拐角处还设置有吸盘，便于在使用的时候将装置牢牢吸附在台面上，防止使用的时候装置发生偏离和移位，增加装置的稳定性。
(2)该高光谱图像解混设备通过安装有高光谱图像分割解混器、高光谱图像分割总模块、降噪主模块、降维模块、频域降噪模块、空域降噪模块、高通滤波模块、低通滤波模块、形态滤波器、主成分分析模块以及最小噪声分离模块，使得通过采用三种滤波方法对高光谱图像进行处理，低通滤波模块过滤到图像的高频部分，对图像进行平滑，消除点状噪声，高通滤波模块过滤掉图像的低频部分，保留图像的轮廓信息，形态滤波器对图像进行平滑，消除条带噪声，此外，经过主成分分析模块变换后，可以剔除噪声成分,而保留有用的主成分信息，进而达到降维的目的，综上所述，便于对图像进行预处理，降低高光谱图像的数据量，选择其信息量大的特征图像作为分割目标图像，提高图像分割的效率，从而便于通过解混模块对高光谱图像进行解混处理。
(3)该高光谱图像解混设备通过安装有散热风扇、单片机以及散热翅，使得便于对装置内部进行通风散热，避免热量久聚不散导致内部元件受热老化，影响装置的使用寿命，散热风扇的风口处设置有滤网，避免灰尘堆积造成堵塞，利于装置的使用。
(4)该高光谱图像解混设备通过安装有检修盖，检修盖的两端均固定有滑块，下壳体内部靠近检修盖的一侧的两端均设置有与滑块相匹配的滑槽，检修盖通过滑块与滑槽构成滑动机构，便于在装置出现故障或损坏的时候将检修盖滑开进行内部的检修与维护，而传统的检修面板通常是螺丝钉固定的，需要使用螺丝刀才可以将检修面板卸下，非常不便。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和有益效果更加清楚，本发明提供如下附图进行说明：
图1为本发明的展开正视结构示意图；
图2为本发明的展开后视结构示意图；
图3为本发明的正视结构示意图；
图4为本发明的高光图谱分割解混器剖面结构示意图；
图5为本发明的分割系统框图；
图6为本发明的解混系统框图。
附图标记：1-下壳体；2-触摸板；3-液晶显示屏；4-锁扣；5-提手；6-上壳体；7-键盘；8-USB接口；9-检修盖；10-滑块；11-高光图谱分割解混器；12-电源；13-散热翅；14-单片机；15-滑槽；16-散热风扇；17-密封件；18-吸盘；19-降噪主模块；20-频域降噪模块；21-高通滤波模块；22-低通滤波模块；23-高光谱图像分割总模块；24-降维模块；25-主成分分析模块；26-最小噪声分离模块；27-空域降噪模块；28-形态滤波器；29-分割模块；30-解混模块；31-高光谱信号识别模块；32-窗口扫描模块；33-非负矩阵分解模块一；34-非负矩阵分解模块二。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。
请参阅图1-6，本发明提供的一种实施例：
一种高光谱图像解混设备，包括下壳体1、上壳体6、高光图谱分割解混器11和低通滤波模块22，下壳体1的一侧的顶端设置有键盘7，且下壳体1一侧的底端设置有触摸板2，下壳体1一端的底部设置有USB接口8，且下壳体1内部的另一侧安装有高光图谱分割解混器11；
高光图谱分割解混器11的一侧固定有单片机14，单片机14的型号可为HT66F018，且高光图谱分割解混器11的内部设置有分割模块29和解混模块30，分割模块29上固定有高光谱图像分割总模块23，高光谱图像分割总模块23内部的一端设置有降噪主模块19，且高光谱图像分割总模块23内部的另一端设置有降维模块24，降噪主模块19和降维模块24连接有标记分水岭算法模块，且标记分水岭算法模块中设有最终分割区域标记，并且标记分水岭算法模块中标记采用数学形态学极小值标定技术，大大提高了图像分割的效率，降噪主模块19内部的一端固定有频域降噪模块20，且降噪主模块19内部的另一端固定有空域降噪模块27，空域降噪模块27的内部固定有形态滤波器28；
频域降噪模块20内部的一端固定有高通滤波模块21，且频域降噪模块20内部的另一端固定有低通滤波模块22，降维模块24内部的一端固定有主成分分析模块25，且降维模块24内部的另一端固定有最小噪声分离模块26，解混模块30上固定有高光谱信号识别模块31，高光谱信号识别模块31的一端连接有窗口扫描模块32，窗口扫描模块32的一端分别连接有非负矩阵分解模块一33和非负矩阵分解模块二34，下壳体1远离键盘7一侧的中央位置处安装有检修盖9，检修盖9的两端均固定有滑块10，下壳体1内部靠近检修盖9的一侧的两端均设置有与滑块10相匹配的滑槽15，且检修盖9通过滑块10与滑槽15构成滑动机构，便于在装置出现故障或损坏的时候将检修盖9滑开进行内部的检修与维护，而传统的检修面板通常是螺丝钉固定的，需要使用螺丝刀才可以将检修面板卸下，非常不便，且检修盖9上设置有散热风扇16，检修盖9上方的下壳体1上安装有电源12，下壳体1远离键盘7一侧的四个拐角处均固定有吸盘18，且下壳体1一侧的顶端铰接有上壳体6，上壳体6与下壳体1之间均匀通过锁扣4固定连接，且上壳体6与下壳体1的连接处均设置有密封件17，密封件17采用钢板外包橡胶套的结构形式，既提高了密封件17的强度，降低其损耗并延长其使用寿命，又提高了装置密封性能，避免水体和灰尘进入内部，污染键盘7和液晶显示屏3，下壳体1与上壳体6上均固定有提手5，且提手5上均匀设置有防滑凸起，便于装置的携带，同时增加提手5的摩擦力，便于手提，上壳体6靠近下壳体1的一侧设置有液晶显示屏3，上壳体6远离液晶显示屏3的一侧设置有散热翅13，且散热翅13等间距分布，便于装置通风散热。
工作原理：使用时，首先通过提手5可以将装置携带至使用地点，之后通过下壳体1底部四个拐角处的吸盘18将装置吸附在台面上，防止使用的时候装置发生偏离和移位，增加装置的稳定性，之后将锁扣4打开，将装置展开，露出液晶显示屏3、键盘7以及触摸板2，然后将原高光谱图像通过USB接口8导入装置内部的高光图谱分割器11进行运算分割，原高光谱图像通过降噪主模块19内的频域降噪模块20和空域降噪模块27进行降噪处理，通过采用三种滤波方法对高光谱图像进行处理，低通滤波模块22过滤到图像的高频部分，对图像进行平滑，消除点状噪声，高通滤波模块21过滤掉图像的低频部分，保留图像的轮廓信息，形态滤波器28对图像进行平滑，消除条带噪声，然后进行降维处理，通过特征提取的方法来实现降维，运用主成分分析模块25和最小噪声分离模块26进行降维，降噪主模块19和降维模块24连接有标记分水岭算法模块，且标记分水岭算法模块中设有最终分割区域标记，并且标记分水岭算法模块中标记采用数学形态学极小值标定技术，在降噪和降维处理后，通过标记分水岭算法模块进行分割，提取物体与背景在灰度上的差异，把图像分为具有不同灰度级的目标区域和背景区域并标记，待高光谱图像分割完成后，通过解混模块30中的高光谱信号识别模块31使用基于最小错误高光谱信号识别法估计数据的信号子空间，获得端元数目，然后通过窗口扫描模块32扫描全图，若每个端元至少有一个类标不同，则通过非负矩阵分解模块一33和非负矩阵分解模块二34进行解混，其中非负矩阵分解模块一33是对平滑区域进行稀疏约束的非负矩阵分解，非负矩阵分解模块二34是对细节区域进行稀疏约束的非负矩阵分解，从而将平滑区域和细节区域的一阶丰度合并，完成整个高光谱数据的丰度矩阵，散热风扇16便于对装置内部进行通风散热，避免热量久聚不散导致内部元件受热老化，影响装置的使用寿命，散热风扇16的风口处设置有滤网，避免灰尘堆积造成堵塞，利于装置的使用，在装置出现故障或损坏的时候可以将检修盖9滑开进行内部的检修与维护。
最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (6)

1.一种高光谱图像解混设备，包括下壳体(1)、上壳体(6)、高光图谱分割解混器(11)和低通滤波模块(22)，其特征在于：
所述下壳体(1)的一侧的顶端设置有键盘(7)，且下壳体(1)一侧的底端设置有触摸板(2)，所述下壳体(1)一端的底部设置有USB接口(8)，且下壳体(1)内部的另一侧安装有高光图谱分割解混器(11)；
所述高光图谱分割解混器(11)的一侧固定有单片机(14)，且高光图谱分割解混器(11)的内部设置有分割模块(29)和解混模块(30)，分割模块(29)上固定有高光谱图像分割总模块(23)，所述高光谱图像分割总模块(23)内部的一端设置有降噪主模块(19)，且高光谱图像分割总模块(23)内部的另一端设置有降维模块(24)，所述降噪主模块(19)内部的一端固定有频域降噪模块(20)，且降噪主模块(19)内部的另一端固定有空域降噪模块(27)，所述空域降噪模块(27)的内部固定有形态滤波器(28)；
所述频域降噪模块(20)内部的一端固定有高通滤波模块(21)，且频域降噪模块(20)内部的另一端固定有低通滤波模块(22)，所述降维模块(24)内部的一端固定有主成分分析模块(25)，且降维模块(24)内部的另一端固定有最小噪声分离模块(26)，解混模块(30)上固定有高光谱信号识别模块(31)，高光谱信号识别模块(31)的一端连接有窗口扫描模块(32)，窗口扫描模块(32)的一端分别连接有非负矩阵分解模块一(33)和非负矩阵分解模块二(34)；
所述下壳体(1)远离键盘(7)一侧的中央位置处安装有检修盖(9)，且检修盖(9)上设置有散热风扇(16)，所述检修盖(9)上方的下壳体(1)上安装有电源(12)，所述下壳体(1)远离键盘(7)一侧的四个拐角处均固定有吸盘(18)，且下壳体(1)一侧的顶端铰接有上壳体(6)，所述上壳体(6)靠近下壳体(1)的一侧设置有液晶显示屏(3)。
2.根据权利要求1所述的一种高光谱图像解混设备，其特征在于：所述下壳体(1)与上壳体(6)上均固定有提手(5)，且提手(5)上均匀设置有防滑凸起。
3.根据权利要求1所述的一种高光谱图像解混设备，其特征在于：所述上壳体(6)远离液晶显示屏(3)的一侧设置有散热翅(13)，且散热翅(13)等间距分布。
4.根据权利要求1所述的一种高光谱图像解混设备，其特征在于：所述上壳体(6)与下壳体(1)之间均匀通过锁扣(4)固定连接，且上壳体(6)与下壳体(1)的连接处均设置有密封件(17)，所述密封件(17)采用钢板外包橡胶套的结构形式。
5.根据权利要求1所述的一种高光谱图像解混设备，其特征在于：所述检修盖(9)的两端均固定有滑块(10)，所述下壳体(1)内部靠近检修盖(9)的一侧的两端均设置有与滑块(10)相匹配的滑槽(15)，且检修盖(9)通过滑块(10)与滑槽(15)构成滑动机构。
6.根据权利要求1所述的一种高光谱图像解混设备，其特征在于：所述降噪主模块(19)和降维模块(24)连接有标记分水岭算法模块，且标记分水岭算法模块中设有最终分割区域标记，并且标记分水岭算法模块中标记采用数学形态学极小值标定技术。
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