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原文传递一种多源证据融合数据的浒苔分布图生成方法

专利名称：	一种多源证据融合数据的浒苔分布图生成方法
摘要：	本发明公开了一种多源证据融合数据的浒苔分布图生成方法，使用MODIS卫星影像数据、Sentinel‑2A卫星影像数据和监测船数据，根据监测船数据和MODIS与Sentinel‑2A各自提取的四类植被指数进行融合，实现浒苔覆盖范围的提取。在融合过程中，使用支持度矩阵筛选每个像素位置支持度较大的证据，使用特征等级表保留等级较高但被剔除的证据，使用相容矩阵修改每个证据的基本概率分配，最后使用Dempster证据融合规则进行浒苔覆盖范围的提取。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	湖北;42
申请人：	武汉大学
发明人：	方志祥;王中元
专利状态：	有效
申请日期：	2019-07-29T00:00:00+0800
发布日期：	2019-11-26T00:00:00+0800
申请号：	CN201910691190.9
公开号：	CN110501302A
代理机构：	武汉科皓知识产权代理事务所(特殊普通合伙)
代理人：	王琪
分类号：	G01N21/359(2014.01);G;G01;G01N;G01N21
申请人地址：	430072 湖北省武汉市武昌区珞珈山武汉大学
主权项：	1.一种多源证据融合数据的浒苔分布图生成方法，其特征在于，该方法是使用MODIS数据、Sentinel-2A和监测船数据融合判定浒苔覆盖的算法，根据监测船数据、MODIS数据与Sentinel-2A数据提取的四类植被指数确定浒苔的覆盖范围，实现浒苔覆盖范围的自动提取；该方法具体包括以下步骤：步骤一，首先根据MODIS数据与Sentinel-2A数据进行表征浒苔生长情况的植被指数提取，所述植被指数包括归一化植被指数(NDVI)、比值植被指数(RVI)、藻类植被指数(FAI)和差值植被指数(DVI)；步骤二，对Sentinel-2A数据和MODIS数据分别提取出的植被指数与监测船数据这九类特征数据进行高斯混合模型模糊分类，得到每类特征中每个像素对浒苔与海水两类地物的隶属度；步骤三，在每个像素处取每个特征作为证据，并使用支持度矩阵筛选出支持度较高的前一半证据作为融合的数据源，加入Source集合中；步骤四，使用特征等级表补充等级高于Source集合中所有证据的证据，并加入到Source集合；步骤五，使用相容矩阵对待融合的数据集中的每个证据，计算其基本概率分配；步骤六：使用Dempster的融合规则进行数据融合，得到浒苔的覆盖范围图。 2.根据权利1要求所述的一种多源证据融合数据的浒苔分布图生成方法，其特征在于：步骤一中根据公式(1)-(4)，计算出MODIS和Sentinel-2A的NDVI,RVI,FAI和RVI； DVI＝NIR-RED (3) 公式(1)-(4)中NIR,RED,SWIR分别为MODIS和Sentinel-2A数据中的近红外波段、红波段和短波红外波段；λNIR和λRED分别为MODIS和Sentinel-2A数据中近红外波段、红波段的波长。 3.根据权利1或2要求所述的一种多源证据融合数据的浒苔分布图生成方法，其特征在于：步骤二的具体实现方式如下，高斯混合模型是M个分量的高斯密度的加权和，其公式为(5)；其中M是分类的个数，将各植被指数图像代表的地物分为浒苔和海水两类；X是一个连续数据的向量；wi是混合的权重，λ是分类类别，取浒苔和海水两类；g(X\|μi，σi)是第i类的高斯密度，其公式为(6)；其中，D为数据的维度，使用高斯混合模型对MODIS数据和Sentinel-2A数据各自的NDVI图像、RVI图像、DVI图像和FAI图像以及监测船数据进行高斯混合模型的模糊分类，经过分类后得到了每个像素对浒苔和海水两类地物的隶属度。 4.根据权利3要求所述的一种多源证据融合数据的浒苔分布图生成方法，其特征在于：步骤三使用支持度矩阵筛选支持度较高的前一半证据，其计算过程如下：步骤3.1，在每个像素位置，根据公式(7)计算两两证据之间的BJS；其中BJS(m1，m2)∈[0，1]，H(mj)是香农信息熵；Ai是第i个高斯混合模型模糊分类的结果，仅有浒苔和海水两类，mj(Ai)是隶属度；步骤32，计算出两两证据的BJS后，支持度矩阵的构建如公式(8)所示；其中，k是证据的数量，SM代表所有证据之间的支持程度；步骤33，在得到支持度矩阵后，依据公式(9)，计算每条证据的支持度和Supj；步骤34，对Supj进行从大到小的排序，并选出排序靠前的前一半证据加入Source集合。 5.根据权利4要求所述的一种多源证据融合数据的浒苔分布图生成方法，其特征在于：步骤四中建立的特征等级表补充如下，表1 特征等级表如果未被加入Source的证据中有等级高于Source中等级的，且Source中不存在等级与其相当的证据，则将这个证据加入Source中。 6.根据权利5要求所述的一种多源证据融合数据的浒苔分布图生成方法，其特征在于：步骤五的具体实现方式如下：步骤51，计算两两证据之间的相容性(R)，这一指标是用来衡量两两证据之间的相容与冲突，其计算公式如(10)所示；其中，mp(Ai)和mq(Ai)是Source两个证据对浒苔/海水的隶属度；步骤52，相容矩阵R(Ai)表示两两证据之间对浒苔/海水的相容性，其如公式(11)所示，其中n为证据数量，步骤53，根据R(Ai)对Source中的证据的基本概率分配进行了修正，修正的过程如公式(12)和(13)所示，其中，Dp(Ai)为证据对浒苔/海水相容性的加和，mp(Ai)′为修正后的基本概率分配。 7.根据权利6要求所述的一种多源证据融合数据的浒苔分布图生成方法，其特征在于：使用Dempster对Source中的证据融合，公式如(14)所示，其中M(Ai)为对Ai类的的融合结果，K为衡量冲突的系数；将浒苔融合图中像素值大于对应海水融合图中像素值的像素作为浒苔的覆盖范围。
所属类别：	发明专利