基于置信区间与形态重构的自适应滑窗新方法
- 格式:pdf
- 大小:1.47 MB
- 文档页数:7
基于经验感知的自适应用户界面模型樊银亭;滕东兴;杨海燕;马翠霞;戴国忠;王宏安【期刊名称】《计算机学报》【年(卷),期】2011(034)011【摘要】针对传统自适应界面缺乏自主学习用户交互历史、难以根据用户经验有效预测用户意图的现状,基于认知心理学相关理论,该文提出了基于经验感知的自适应用户界面模型,从界面静态组成元素、动态交互行为和自适应策略三个方面建立了该模型的统一描述,然后研究了自适应界面模型的实现架构、关键技术和建模方法.最后开发了一个个性化的虚拟家居定制原型系统,并进行了实验评估.实验结果表明,该模型能够根据用户交互历史和上下文环境,准确预测用户意图,实时调整界面布局和交互行为以主动地适应用户.%Traditional adaptive interface lacks the ability of self-learning user interaction history and can't predict user's intent effectively with their experiences. Based on the theory of cognitive psychology, this paper proposes an adaptive user interface model based on experience awareness. Firstly, the model is described by static interface elements, dynamic interactive actions as well as adaptive strategies. Secondly, we study the implementation architectures, key techniques and modeling method of adaptive interface model. We built a personal virtual furniture customizing system and verified it by experiments. The experiments demonstrate that the model can obtain the user's intent fairly well, adjust interface layout and interactive actions in real time to adapt to them.【总页数】13页(P2211-2223)【作者】樊银亭;滕东兴;杨海燕;马翠霞;戴国忠;王宏安【作者单位】中国科学院软件研究所人机交互技术与智能信息处理实验室北京100190;中国科学院研究生院北京100049;中国科学院软件研究所人机交互技术与智能信息处理实验室北京 100190;中国科学院软件研究所人机交互技术与智能信息处理实验室北京 100190;中国科学院软件研究所人机交互技术与智能信息处理实验室北京 100190;中国科学院软件研究所人机交互技术与智能信息处理实验室北京 100190;中国科学院软件研究所人机交互技术与智能信息处理实验室北京100190【正文语种】中文【中图分类】TP391【相关文献】1.基于情境的战场态势感知界面模型 [J], 杨松;杨强;杨朝晖;周莉2.UIDT:一种基于摄像头的用户界面模型 [J], 武汇岳;张凤军;戴国忠3.基于情景演算的用户界面模型验证方法 [J], 梁伟晟;李磊4.基于构件的柔性Web用户界面模型 [J], 申利民;李伟伟5.基于Agent的Web用户界面模型的设计 [J], 罗杰红;杨伟明;黄旺华因版权原因,仅展示原文概要,查看原文内容请购买。
基于滑动窗口的PCA与SVDD方法研究与应用贾冬妮;谢彦红;赵欣;郑馨怡【摘要】文章分析了主元分析法和支持向量数据描述方法的基本原理,提出了将PCA和SVDD方法同滑动窗口模型相结合的研究思路.通过采用适当大小的滑动窗口逐步更新当前子数据空间,分别建立PCA和SVDD子模型,从而实现在线实时故障监测.文章通过对比基于滑动窗口的PCA和SVDD发现,基于滑动窗口的SVDD 有更好的监测效果.数值仿真验证了该方法的有效性.【期刊名称】《江苏科技信息》【年(卷),期】2017(000)008【总页数】2页(P59-60)【关键词】过程监测;滑动窗口;主元分析;支持向量数据描述;数值仿真【作者】贾冬妮;谢彦红;赵欣;郑馨怡【作者单位】沈阳化工大学,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学,辽宁沈阳110142;沈阳化工大学,辽宁沈阳110142【正文语种】中文现有的多元统计方法广泛应用到间歇过程监测中,如主元分析法、多向偏最小二乘法、核独立元分析方法、支持向量数据描述方法等。
但这些方法都很难实现实时在线状态监测的问题。
针对上述问题,本文提出滑动窗口分别与主元分析法和支持向量数据描述的方法,采用适当大小的滑动窗口逐步更新当前的子数据空间;然后分别建立PCA与SVDD模型,提高了故障在线监测的实时性。
主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)的工作对象是一个二维数据阵Xm×n,m为数据样本的个数,n为过程变量的个数。
在进行主元分析前,通常先将数据标准化。
公式为:新数据=(原数据-均值)/标准差。
处理后的矩阵记为主元分析方法的具体过程是建立T2和Q统计量(SPE,平方预测误差),主元得分向量可按下式计算:式中ti为得分向量;pi为载荷向量。
对于某时刻新的测量样本X1×n,T2和Q统计量可分别定义为:式中:Fk,m-k,α是对应于检验水平是α,自由度是k,m-k条件下F分布的临界值,E1×n为X1×n的残差;Qα为Q统计量的α置信限。
冲击噪声背景下独立信号与相干信号并存的测向自适应新方法刁鸣;刘磊;安春莲【摘要】An effective self-adaptive method was proposed to eliminate the impulsive noise. Firstly, a threshold value was set up according to the amplitude feature of the array received data. Then, the amplitude of the array received data, whose amplitude is higher than the threshold value, was modified as the threshold value, and the residual noise was re-sampled to reconstruct the data according to the number of snapshot. Finally, the common second-order statistics method was utilized to estimate the directions of arrival (DOAs), and the DOAs of the uncorrelated and coherent signals were estimated separately. The results show that the proposed method is effective in the presence of strong impulsive noise and fewer snapshots.%根据冲击噪声的幅值特点和快拍数数量,通过对阵列接收数据进行去冲击预处理后进行数据重构,提出一种冲击噪声背景下独立信号与相干信号并存的 DOA估计的新自适应方法。
第55卷 第1期2024年1月太原理工大学学报J O U R N A L O F T A I Y U A N U N I V E R S I T Y O F T E C HN O L O G YV o l .55N o .1 J a n .2024引文格式:罗媛媛,杨春明,李波,等.基于高置信度伪标签数据选择算法的临床事件抽取方法[J ].太原理工大学学报,2024,55(1):204-213.L U O Y u a n y u a n ,Y A N G C h u n m i n g ,L I B o ,e t a l .A c l i n i c a l e v e n t e x t r a c t i o n m e t h o d b a s e d o n a h i gh -c o n f i d e n c e p s e u d o -l a b e l d a t a s e l e c t i o n a l g o r i t h m [J ].J o u r n a l o f T a i y u a n U n i v e r s i t y o f T e c h n o l o g y,2024,55(1):204-213.收稿日期:2023-08-29;修回日期:2023-09-20基金项目:四川省科技厅重点研发项目(2021Y F G 0031);四川省省级科研院所科技成果转化项目(22Y S Z H 0021) 第一作者:罗媛媛(1998-),硕士,主要从事自然语言处理㊁知识图谱的研究,(E -m a i l )2306543568@q q.c o m 通信作者:杨春明(1980-),硕士,副教授,主要从事自然语言处理㊁机器学习方向的研究,(E -m a i l )y a n g c h u n m i n g@s w u s t .e d u .c n 基于高置信度伪标签数据选择算法的临床事件抽取方法罗媛媛1,杨春明2a ,3,李 波2a ,张 晖2b ,赵旭剑2a ,3(1.成都东软学院计算机与软件学院,成都611844;2.西南科技大学a .计算机科学与技术学院,b .数理学院,四川绵阳621000;3.四川省大数据与智能系统工程技术研究中心,四川绵阳621010)摘 要:ʌ目的ɔ事件抽取是构建高质量事件知识图谱的前提㊂临床事件抽取过程中事件元素存在依赖关系,现有方法无法准确识别事件元素并组合为事件,且现有临床事件标记数据较少,给事件抽取任务带来了极大的挑战㊂ʌ方法ɔ将临床事件抽取建模为实体识别模型,提出一种融合多特征的中文医学事件抽取方法:B E R T -M C R F .该方法使用B E R T 构建模型的嵌入和特征提取部分,在C R F 层加入多个字的滑动窗口特征,然后将B E R T -M C R F 作为半监督实验的基实验,提出一种高置信度伪标签数据选择算法作为筛选数据的条件,得到较高质量的300条数据与原始数据合并,最终构建了1700条语料,并重新训练模型㊂ʌ结果ɔB E R T -M C R F 模型在3种属性实体上的整体F 1值达到80.21%,比经典的B i L S T M -C R F 模型提升15.11%;通过半监督思路重新训练的模型最终F 1值达到81.56%,较原始B E R T -M C R F 提升了1.35%.关键词:临床医学事件抽取;实体识别;多特征;半监督学习;高置信度伪标签选择算法中图分类号:T P 391.1 文献标识码:AD O I :10.16355/j .t yu t .1007-9432.2023B D 011 文章编号:1007-9432(2024)01-0204-10A C l i n i c a l E v e n t E x t r a c t i o n M e t h o d B a s e d o n a H i gh -c o n f i d e n c e P s e u d o -l a b e l D a t a S e l e c t i o n A l go r i t h m L U O Y u a n y u a n 1,Y A N G C h u n m i n g2a ,3,L I B o 2a ,Z H A N G H u i 2b ,Z H A O X u ji a n 2a ,3(1.S c h o o l o f C o m p u t e r a n d S o f t w a r e ,C h e n g d u N e u s o f t I n s t i t u t e o f I n f o r m a t i o n ,C h e n gd u 611844,C h i n a ;2a .S c h o o l o f C o m p u te r S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,2b .S c h o o l of M a t h e m a t i c s a n d P h ys i c s ,S o u t h w e s t U n i v e r s i t y o f S c i e n c e a n d T e c h n o l o g y ,M i a n y a n g 621000,C h i n a ;3.S i c h u a n B i g Da t a a n d I n t e l l i g e n t S y s t e m E n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y R e s e a r c h C e n t e r ,M i a n y a n g 621010,C h i n a )A b s t r a c t :ʌP u r po s e s ɔE v e n t e x t r a c t i o n i s a p r e r e q u i s i t e f o r b u i l d i n g h i g h -q u a l i t y e v e n t k n o w l -e d g e g r a p h s .T h e d e p e n d e n c y of e v e n t e l e m e n t s e x i s t s i n t h e p r o c e s s o f c l i n i c a l e v e n t e x t r a c t i o n .E x i s t i ng m e th o d s f ai l t o a c c u r a t e l y i d e n t i f y ev e n t e l e m e n t s a n d c o m b i n e t h e m i n t o e v e n t s ,a n d t h e a m o u n t o f a v a i l a b l e c l i n i c a l e v e n t t a g g i n g d a t a i s l i m i t e d .T h e s e p r o b l e m s b r i n g g r e a t c h a l l e n ge s t o t h e e v e n t e x t r a c t i o n t a s k .ʌM e t h o d s ɔI n t h i s r e s e a r c h ,c l i n i c a l e v e n t i s e x t r a c t e d a n d m o d e l l e da s a n e n t i t y r e c o g n i t i o n m o d e l ,a n d a C h i n e s e m e d i c a l e v e n t e x t r a c t i o n m e t h o d i n c o r p o r a t i n g mu l -t i p l e f e a t u r e s i s p r o p o s e d :B E R T -M C R F .I n t h i s m e t h o d ,B i d i r e c t i o n a l E n c o d e r R e pr e s e n t a t i o n f r o m T r a n s f o r m e r s (B E R T )i s u s e d t o c o n s t r u c t t h e e m b e d d i n g an d f e a t u r e e x t r a c t i o n p a r t s o f t h e m o d e l ,m u l t i p l e w o r d s l i d i n g w i n d o w f e a t u r e s i n t h e C o n d i t i o n a l R a n d o m F i e l d s (C R F )l a ye r a r e a d d e d ,t h e n B E R T -M C R F i s u s e d a s a b a s e e x p e r i m e n tf o r s e m i -s u p e r v i s e d e x pe r i m e n t s ,a n d a h i g h c o nf i d e n c e p s e u d o -l a b e l e d d a t a i s p r o p o s e d .T h e s e l e c t i o n a lg o r i th mi s u s e d a s a c o n d i t i o n t o f i l t e r t h e d a t a ,a n d 300d a t a o f h i g h e r q u a l i t y a r e o b t a i n e d a n d m e r g e d w i t h t h e o r i gi n a l d a t a .F i -n a l l y ,1700c o r p u s a r e c o n s t r u c t e d a n d t h e m o d e l i s r e t r a i n e d .ʌF i n d i n g s ɔT h e o v e r a l l F 1v a l u e o f t h e B E R T -M C R F m o d e l o n t h e t h r e e a t t r i b u t e e n t i t i e s r e a c h e s 80.21%,w h i c h i s 15.11%b e t -t e r t h a n t h a t o f t h e c l a s s i c a l B i -d i r e c t i o n a l L o n g S h o r t T e r m M e m o r y -C o n d i t i o n a l R a n d o m F i e l d s (B i L S T M -C R F )m o d e l ;w i t h t h e m o d e l r e t r a i n e d b y t h e s e m i -s u p e r v i s e d i d e a ,t h e f i n a l F 1v a l u e r e a c h e s 81.56%,w h i c h i s 1.35%h i g h e r t h a n t h e o r i gi n a l B E R T -M C R F .K e yw o r d s :c l i n i c a l m e d i c a l e v e n t e x t r a c t i o n ;e n t i t y r e c o g n i t i o n ;m u l t i -f e a t u r e s ;s e m i -s u p e r -v i s e d l e a r n i n g ;h i g h -c o n f i d e n c e p s e u d o -l a b e l s e l e c t i o n a l go r i t h m 事件抽取(e v e n t e x t r a c t i o n ,E E )是构建高质量事件知识图谱的前提[1]㊂临床医学事件抽取是指自动地从患者临床数据中提取有关疾病诊疗的某一主医学实体㊁相关实体及属性信息㊂临床医学文本中蕴含的临床医学事件反映了某一疾病的产生㊁发展㊁变化的过程,其中包含了大量的临床部位㊁手术㊁药物㊁专业检查及指标数值等信息,展示出患者疾病演化过程,也记录了诊疗方案的调整过程㊂自动地从大量的临床医学数据中抽取出临床医学事件构建临床医学事件图谱[2](e v e n t k n o w l e d g e g r a ph ,E K G ),能为后续的临床诊断㊁药物发现㊁治疗方案提供支持㊂临床医学事件抽取包含两个步骤:1)事件元素抽取,2)事件元素关联㊂事件元素是指自由临床文本中的与诊疗相关的医学实体及属性,如全国知识图谱与语义计算大会(c h i n a c o n f e r e n c e o n k n o w l -e d g e g r a p h a n d s e m a n t i c c o m p u t i n g,C C K S )的测评任务四[3]定义一个医疗事件的主要对象为肿瘤,需要抽取出(肿瘤原发部位,原发部位的病灶大小,肿瘤转移部位)这样的三元组形式的数据,通过这样的抽取方式,将文本结构化,反映出肿瘤的发展变化过程㊂这些数据对后续具体的医疗决策㊁治疗顺序㊁用药情况等有极大的帮助㊂一个肿瘤转移的医疗事件如图1所示㊂……所示左乳内见团块影,大小约为1.57 cm×1.41 cm ,CT 值约52HU ,边缘不光整,见毛刺。
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201810639367.6(22)申请日 2018.06.20(71)申请人 哈尔滨工业大学地址 150001 黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人 刘大同 彭宇 王泽洋 王本宽 彭喜元 (74)专利代理机构 哈尔滨市松花江专利商标事务所 23109代理人 岳昕(51)Int.Cl.G06K 9/62(2006.01)G06Q 10/00(2012.01)(54)发明名称一种基于LSTM的无人机飞行数据异常检测方法(57)摘要一种基于LSTM的无人机飞行数据异常检测方法,涉及无人机异常检测和系统健康管理领域。
本发明是为了解决在无人机飞行数据异常检测中,无人机系统工作过程中产生的函数较为复杂,其逼近能力并不能满足较高拟合精度需求的问题。
本发明重构无人机遥测数据相空间,获得输入向量和输出向量,获得训练样本集和测试样本集,采用TensorFlow深度学习开源框架搭建LSTM基本预测模型并进行参数进行寻优,获得最优LSTM模型进而计算LSTM预测结果;之后分别进行异常点检测和异常序列检测,最终完成无人机飞行数据异常检测。
权利要求书2页 说明书3页 附图4页CN 108960303 A 2018.12.07C N 108960303A1.一种基于LSTM的无人机飞行数据异常检测方法,其特征在于,包括异常点检测方法和异常序列检测方法:异常点检测方法具体为:步骤一:重构无人机遥测数据相空间,获得输入向量和输出向量,构建LSTM基本预测模型的训练样本集和测试样本集,并基于训练样本集和测试样本集搭建LSTM基本预测模型;步骤二:利用网格搜索法对LSTM基本预测模型的参数进行寻优,并将寻优后的参数代入LSTM基本预测模型中获得最优LSTM模型;步骤三:将测试样本集中的样本输入到最优LSTM模型中,获得LSTM预测结果;步骤四:计算训练样本集中样本的实际值与LSTM预测结果的残差,将训练样本集中样本的残差平均值作为正态分布中心μ=mean(e training),将训练样本集中样本残差的标准差作为正态分布方差σ=std(e training),e training表示训练样本集中样本的残差,当置信概率P =99%时,获得置信区间:[μ-2.6·σ,μ+2.6·σ];步骤五:判断待检测无人机飞行数据是否属于置信区间,是则该待检测无人机飞行数据为正常点,否则该待检测无人机飞行数据为异常点;异常序列检测方法具体为:步骤六:将所有待检测无人机飞行数据按照时间顺序划分为多个时间序列,每个时间序列含有n个数据,6≤n≤15;步骤七:当置信概率大于99%时,判断每个时间序列中异常点的个数Q是否属于[n-4, n],是则该时间序列为异常时间序列,否则该时间序列为正常时间序列。
收稿日期:2010 11 14;修订日期:2011 02 23作者简介:蒋李兵(1983-),男,江苏启东人,博士研究生,主要从事SAR 图像解译、SAR 与光学图像融合方面的研究。
E mail:readfish o101@ 。
基于置信区间与形态重构的自适应滑窗新方法蒋李兵,王 壮(国防科技大学AT R 重点实验室,湖南长沙 410073)摘要:滤波滑窗的选取是SAR 图像相干斑滤波的关键问题之一,从SAR 图像中均匀区域的幅度和空间特性出发,提出了一种基于置信区间与形态学重构的自适应滑窗方法。
首先在初始滑窗内进行强度筛选,依据初筛结果的异质程度自适应调整置信区间,得到在幅度上连续的初始自适应窗;接着以初始自适应窗为掩膜,通过空间邻接约束进行形态学重构,进一步得到在空间上连续的、形状任意的自适应滑窗。
实验结果表明,与固定窗法和改进的Sigm a 方法相比,该方法能够获得更准确的滤波滑窗。
关 键 词:相干斑滤波;自适应滑窗;置信区间;形态学重构中图分类号:T P 75 文献标志码:A 文章编号:1004 0323(2011)03 0315 071 引 言相干斑是由合成孔径雷达(Synthetic A pertur e Radar,SAR)的相干成像模式所决定的一种固有现象,它通常被视为是一种乘性噪声[1]。
相干斑的存在降低了SAR 图像可理解性,因而相干斑抑制成为SAR 图像预处理的重要内容之一。
迄今为止,已提出了很多针对相干斑乘积模型的滤波器,常见的有基于空间域[2]或变换域[3]统计特性的滤波器,如Lee 、Kuan 、Frost 和GMAP 滤波器及其改进形式[2],以及基于不同邻域模型的滤波器等[3 5]。
其中基于图像局部统计特性的滤波器在实际应用中尤为广泛,然而此类滤波器滑窗的尺寸与局部统计量的稳定性之间通常呈现为一对矛盾:为了能获得稳定的局部统计量,滑窗尺寸应当选的尽量大一些;与此同时,为了精细地反映图像局部特性并保持场景本身的不连续性,又要求滑窗尺寸选的尽量小一些。
针对这个矛盾一般有两种处理思路: 在滤波前事先进行特征提取,并在滤波时对这些特征加以保护; 采用自适应滑窗技术,即尽量选取形状和尺寸能随场景变化而自适应调整的滑窗。
本文依照第二种思路,研究相干斑滤波中的自适应滑窗选取方法。
在最初的自适应滑窗方法中,滑窗的形状通常是人为限定的,局部区域的一些同质性指标被用来指导滑窗尺寸的增减,包括局部区域的标准差[6]、方差系数[7]等。
随着研究的深入,预分割开始被引入自适应滑窗方法中,用以确定局部均匀区域的形状和大小,典型的如Eo m 等[8]基于区域合并的方法和Das 等[9]基于区域生长的自适应滑窗方法。
Fj rtoft [10]则在预分割的基础上提出了基于掩膜的自适应窗方法。
然而,在预处理阶段引入图像分割会导致滤波问题的复杂化,同时,SAR 图像中的相干斑也制约着预分割结果的稳定性。
Lee[11]从SAR 图像的幅度统计分布模型出发,依据置信区间筛选像素生成自适应滑窗,给出了改进的Sig ma (Im pro ved Sigm a,ISig ma)法。
该方法简明直观,但仅考虑了同质区域的幅度连续性,缺乏对场景空间信息的挖掘。
从图像强度统计分布的置信区间和空间分布连续性两个方面考虑,本文提出了一种新的自适应滑窗选取方法。
首先在限定形状和尺寸的规则窗内,依据同质性程度的差异,自适应地选择合理的置信区间进行初筛选,形成初始自适应滑窗;接着,对该初始窗再进行空间邻接关系约束,最终得到在空间上连续的、可以是任意形状的自适应滑窗,实现滤波第26卷 第3期2011年6月遥 感 技 术 与 应 用REM OT E SENSING TECH NOLOGY AND APPL ICAT IONVol.26 N o.3J un.2011窗口的动态调整和滤波像素的自适应选择。
实验结果表明,本文的自适应滑窗选取算法可以准确定位局部不规则同质区域,在不改变现有统计滤波器结构的前提下,能获得更好的滤波结果。
2 自适应滑窗问题建模相干斑常被认为是一种乘性噪声,Ward[2]提出的乘积模型认为SAR图像测量值由地物的真实后向散射系数受一乘性的斑点噪声调制而成,数学模型可表示为:I=X Y (1)其中:I为图像测量值,X是地物的真实后向散射系数,Y为乘性斑点噪声。
式(1)表明,相干斑滤波问题可视为一个信号估计问题,即从受乘性噪声干扰的测量值I中估计后向散射系数X。
同态变换是一种常用的针对乘性噪声的滤波方法,它通过对数变换将乘性噪声转化为加性噪声,进而在加性噪声条件下用统计模式识别方法估计未知信号X。
对式(1)两边取对数:ln I=ln X+ln Y (2)然而由于变换后的噪声分量ln Y一般不服从高斯白噪声分布,其在低值部分拟合效果不好,限制了该类方法在相干斑滤波中的应用。
更普遍地,若将场景视为具有起伏性质的随机量,则X可由贝叶斯估计得到:X^=argXm ax P(X|I)argXmax P(I|X)P(X)(3)X的MAP估计表示为:d P(I|X)P(X)d X X^=Xm ap=0 (4)显然,式(4)中实现信号X准确估计的前提条件是建立SAR图像杂波合理准确的统计分布模型。
SAR图像杂波统计模型理论指出[1],噪声分量Y一般认为服从单位均值Gamm a强度分布,而场景分量X可根据实际成像区域异质性程度的不同,建模为具有恒定后向散射系数的均匀分布或具有起伏后向散射系数的Gamma强度分布、逆Gamm a分布、第一类Beta强度分布、第二类Beta强度分布等多类复杂统计分布模型。
然而由于实际SAR成像场景的复杂多样性和场景先验知识的局限性,使得对可能包含有多种地物成分的未知场景X确定统计分布模型这一任务往往变得非常棘手。
另一方面,尽管很难实现对任意场景的统计建模,但是对草地、森林、农田等某些特定场景已经能建立较准确的分布模型。
其中,针对同质均匀场景的Gamma杂波分布模型由于形式简洁、参数估计简单等特点而得到广泛应用。
应用Gam ma模型的关键是保证滤波滑窗的同质性,这就要求滤波窗口的形状和尺寸能够根据局部场景的变化自适应地调整,即形成自适应窗。
设W为初始滤波窗口,p0为滤波窗的中心位置像素,P={p i|i W}为初始滤波窗内所有像素的集合,令W ms为最终生成的自适应滑窗,P s= {p i|i W ms}为自适应滑窗内的像素集合,n为集合P s内的元素个数,则自适应滑窗的数学模型可表述为带约束的最优化问题:max ns.t.p0 P sP s PP s is homog eneous(5)式(5)表明,自适应窗问题就是要从滤波窗口W中鉴别与中心位置像素p0具有相同属性的像素,形成一个在幅度与空间上都均匀的最大子集P s。
该问题的关键在于如何随着p0及其邻域属性的变化而自适应地调整子集P s使之达到最大。
3 基于置信区间与形态重构的自适应滑窗方法通常来说,应用于预处理阶段相干斑抑制任务的自适应滑窗方法,应该在有限先验信息的前提下,既能实现对图像场景中同质区域的有效筛选,又不至于显著地增加滤波过程处理的复杂度。
受置信区间筛选和掩膜方法的启发,本文综合考虑局部平稳滑窗所需满足的幅度统计分布区间性和场景空间连续性这两种均匀性度量属性,提出了一种基于置信区间及形态重构的自适应滑窗新方法。
算法首先初步估计SAR图像先验值,接着依据滑窗内部的均匀性自适应调整置信概率,并基于由置信概率确定的置信区间对初始滑窗内像素筛选。
在此基础上,再对滑窗进行基于空间约束的筛选,从而形成最终的自适应滤波窗。
算法简要流程如图1所示。
3.1 基于置信区间的滑窗像素筛选3.1.1 置信区间的数值求解置信区间[A1,A2]是由概率分布函数p(x)和置信概率 共同确定的,它是指随机变量x以概率 属于区间[A1,A2]。
SAR图像上具有恒定后向散射系数 的均匀区域,其对应于置信概率 的置信区间316遥 感 技 术 与 应 用 第26卷图1 自适应滑窗算法流程图F ig.1 Flow char t of the ada ptive w indow ing metho d [A1,A2]由式(6)、(7)联立求得:= A2A1p A(a)d a (6)=1 A2A1a p A(a)d a (7)式(6)表示对置信区间[A1,A2]内的概率积分应该等于置信概率 ,式(7)表示置信区间[A1,A2]保持积分均值 不变。
p A(a)是SAR图像的统计分布概率密度函数,根据SAR相干斑模型,对于均匀区域 ,观测幅度A服从N阶方根Gamma分布:p N(A)=2NN1(N-1)!A2N-1exp(-NA2/ )(8)3.1.2 置信概率的自适应调整对于低视数图像,高置信概率所对应的置信区间动态范围通常很大。
以单视SAR幅度图像为例,置信概率0.9对应的置信区间[0.286,2.403]动态范围达到近17dB。
当不同区域之间后向反射系数 的反差不明显时,如此大的动态范围足够以较大概率涵盖多类异质区域。
举例来说,假定当前滑窗内存在A、B两类区域且幅度相差3dB( A> B),在单视置信概率0.9条件下,对应于A类区域的像素幅度置信区间为[0.286 A,2.403 A],则由式(6)计算得到滑窗内B类区域像素属于A类区域置信区间的概率 B=0.72。
上述例子表明,仅依据高置信概率尚不足以有效地筛选滑窗内不同像素。
同样地,在低置信概率条件下(以 =0.6为例),属于A、B两类区域的像素包含于初始自适应窗的概率分别为0.6和0.25。
显然针对滑窗内异质性较强的情况,选择较低的置信概率虽然相对保守,却更为合理。
受此启发,我们认为在不改变滑窗尺寸的前提下,随滑窗均匀性的差异而有区别地调整置信概率的高低更为合理:若滑窗异质性较强,则降低置信概率以缩小置信区间范围,降低像素误选的可能性;若滑窗趋于同质,则选择较高的置信概率以增大置信区间范围,以此平衡滤波滑窗的准确性和稳定性。
选择常用的方差系数作为均匀性指标,指导置信概率的自适应调整。
为了说明问题,本文简化了置信概率自适应调整流程,仅考虑设置高低两级置信概率,准则如下:若C v<C max, 取高置信概率;反之,则 取低置信概率,其中C max是方差系数门限。
3.1.3 基于置信区间的滑窗筛选根据上文的分析,滑窗内与待考察像素性质相同的同质区域,其幅度A分布将依概率 落在区间[ A1, A2]内,其中 是均匀区域的真实RCS 系数。
由于该系数未知,因此需要依据观测A对真值进行粗估计。
这里仍以正方形窗作为待考察像素的初始滑窗,首先对其进行带强散射点保护的3 3固定滑窗M MSE滤波[11],以滤波值^ 作为对 的估计。