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基于隐马尔可夫树模型与旋转不变性的遥感图像纹理检索方法研究

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1 绪论

1.1 研究背景与意义(Research Background and Significance)

1.2 国内外研究现状(Research Status at Home and Abroad)

1.3 论文研究内容及结构安排(Research Contents and Structure of the Thesis)

2 图像的多尺度变换

2.1 小波变换(Wavelet Transform)

2.2 框架波变换(Framelet Tansform)

2.3 可控金字塔变换(Steerable Pyramid Transform)

2.4 本章小结(Summary)

3 基于小波域HMT模型的纹理图像检索

3.1 小波域隐马尔可夫树模型(Wavelet-Domain HMT Model)

3.2 基于小波域HMT模型的纹理特征提取(Extraction of Texture Features using Wavelet Domain HMT Model)

3.3 纹理特征相似性度量( Similarity Measurement of Texture Features)

3.4 本章小结(Summary)

4 基于HMT模型的旋转不变性遥感图像纹理检索

4.1 结合Radon变换的HMT模型纹理图像检索(Texture Image Retrieval using HMT Model with Radon Transform)

4.2 基于可控金字塔的HMT模型纹理图像检索(Texture Image Retrieval using HMT Model in Steerable Pyramid Domain)

4.3 遥感图像的分块组织( Decomposition of Remote Sensing Images)

4.4 遥感图像检索系统原型(Prototype System of Remote Sensing Image Retrieval)

4.5 本章小结(Summary)

5 实验结果分析与评价

5.1 图像检索精度评价指标( Evaluation Indicators of Retrieval Performance)

5.2 Brodatz纹理检索实验(Experiment on Brodatz Textures)

5.3 航空遥感影像纹理检索实验(Experiment on Aerial Images)

5.4 UC Merced数据库纹理检索实验(Experiment on UC Merced Land Use Dataset)

5.5 资源三号影像纹理检索实验(Experiment on ZY-3 Images)

5.6 本章小结(Summary)

6 结论与展望

6.1 结论(Conclusions)

6.2 展望(Prospects)

参考文献

作者简历

学位论文数据集

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摘要

随着遥感技术的快速发展,可获取的高空间分辨率遥感影像的数量急剧增长,这为更精细的对地观测带来新的发展机会,同时也给人们有效地组织、管理、浏览和查询海量图像数据的能力提出了更高的要求。本文从高空间分辨率遥感影像的纹理信息出发,主要研究了利用隐马尔可夫树模型进行具有旋转不变性的遥感图像纹理检索的方法。
  本研究主要内容包括:⑴总结小波变换、框架波变换、可控金字塔变换三种多尺度变换方法的基本原理和频率域响应特点、子带系数分布等基本属性,分别介绍利用它们进行多尺度二维图像处理的方法,并分析它们各自的优势和不足;⑵在经典的二维小波域隐马尔可夫树模型的基础上增加对小波变换不同频带之间相关性的考虑,建立向量形式的小波域隐马尔可夫树模型,采用期望最大算法对模型进行训练,提取图像的纹理特征。采用一种“自下而上”的递推算法快速逼近经过训练的隐马尔可夫树模型之间的KL距离,以此度量相应纹理特征之间的相似性,实现基于小波域隐马尔可夫树模型的纹理图像检索;⑶针对小波域隐马尔可夫树模型不具有旋转不变性的特点,从两种不同的角度给出改进的纹理图像检索方法:一种是在原始方案中增加纹理主方向检测工具,并根据检测结果将查询图像和备选图像旋转到一致的方向,利用小波域隐马尔可夫树模型提取旋转后图像的纹理特征,并依据此特征进行图像相似性的匹配;另一种是采用可控金字塔变换对图像进行多尺度分解,对所获得的多尺度方向带通系数建立隐马尔可夫树模型,通过调整模型参数获得旋转不变纹理特征并进行相似性度量,从而实现具有旋转不变性的纹理图像检索;⑷根据上述检索方案设计出遥感图像纹理检索的原型系统以及方便操作的图形用户界面,对大幅遥感图像采用五叉树分解的策略进行分块组织。用四组数据对两种改进的检索方法和基于小波域隐马尔可夫树模型的纹理图像检索方法进行对比实验分析,实验结果表明两种改进的检索方法能够有效地克服纹理方向的不同对检索结果的影响,在对各向异性遥感图像纹理的检索中表现出较优的性能。

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