一种用于遥感图像处理的专家系统的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种用于遥感图像处理的专家系统，包括用户界面、系统接口、推理机、知识库及其管理系统、数据库及其管理系统、知识获取机构和解译机构，本发明所述的专家系统通过模拟人类专家的目视判读经验，认真科学地归纳、总结后建立知识库，然后引用这些知识库对遥感数据进行分类，它利用模式识别方法获取地物多种特征，为解释遥感图像提供证据，同时应用人工智能技术，运用遥感图像解释专家的经验和方法，模拟遥感图像目视解释的具体思维过程，进行遥感图像解译，使计算机的解译水平达到专家水平。
【专利说明】一种用于遥感图像处理的专家系统
【技术领域】
[0001]本发明涉及图像处理【技术领域】，尤其涉及一种用于遥感图像处理的专家系统。
【背景技术】
[0002]近年来随着遥感卫星和遥感用飞机类型和数量的不断增多，遥感地质基础数据也以惊人的速度成倍增加，面对这样庞杂的遥感地质基础数据，怎样处理无疑是摆在科研人员面前的一道难题。使用传统的人工整理分析，速度和质量已无法保证。准确快捷的处理这些数据特别是影像数据已经成为一个迫切需要解决的问题。
【发明内容】
[0003]为解决现有技术存在的缺陷和不足，本发明提供一种用于遥感图像处理的专家系统。
[0004]本发明的技术方案是:
[0005]一种用于遥感图像处理的专家系统，其特征在于，所述专家系统包括用户界面、系统接口、推理机、知识库及其管理系统、数据库及其管理系统、知识获取机构和解译机构，其中，
[0006]用户界面:所述用户界面是连接专家系统与专家或用户间的界面，由一组程序及相应的硬件组成，用于完成输入输出工作；
[0007]系统接口:所述系统接口是数据处理和交互的接口平台，所述系统接口分别连接知识获取机构，推理机，解释结构和用户界面；
[0008]解译机构:连接所述数据库及其管理系统，用于回答用户对系统的提问，跟踪并记录推理过程，对所得到的结论做出解释，在向用户输出解译结果时，不但要列出所用到的规贝U，而且要有条理的、按照规则被触发的先后次序列出；
[0009]推理机:用于模拟专家的思维过程，控制、协调整个系统并根据当前输入的数据，利用知识库及其管理系统中的知识，按一定的推理方法和控制策略进行逐步推理，直至解决问题；
[0010]知识获取机构:用于把知识输入到知识库中，建立起性能良好的知识库，实现用户或专家对知识库的扩充和修改，维护知识的一致性及完整性，知识获取机构是一种知识编辑器。
[0011]数据库及其管理系统:在遥感地质中一般使用包含有地球物理、地质、航磁等信息的最原始的GIS数据；数据库是由数据库管理系统进行管理的，使数据的表示方法一般与知识的表示方法保持一致；数据库及其管理系统存放着原始的数据信息，运行过程中的数据，运行结果的数据；
[0012]知识库及其管理系统:知识库用于存储求解问题的专家知识，包括原理性知识、有关事实等。
[0013]所述推理机包括推理方法和控制策略两部分。
[0014]所述推理方法分为精确推理和不精确推理，所述控制策略主要指推理方向的控制及推理规则的选择策略。
[0015]所述知识库中所含知识的数量和质量是决定专家系统的性能。
[0016]所述知识库管理系统负责对知识库中的知识进行组织、检索维护，所述知识库管理系统包括解译标志库，影像特征库，解译示例库3个子库。
[0017]所述知识库及其管理系统包括解译标志库，影像特征库，解译示例库。
[0018]在整个的遥感图像处理地质专家系统中，数据的处理和交互采用面向对象的编程方法和交互式视窗表现方式，数据库采用关系型数据库。
[0019]本发明的技术效果:
[0020]本发明提供一种用于遥感图像处理的专家系统通过模拟人类专家的目视判读经验，认真科学地归纳、总结后建立知识库，然后引用这些知识库对遥感数据进行分类，它利用模式识别方法获取地物多种特征，为解释遥感图像提供证据，同时应用人工智能技术，运用遥感图像解释专家的经验和方法，模拟遥感图像目视解释的具体思维过程，进行遥感图像解译。可以认为遥感图像专家系统将遥感领域专家的特殊知识赋予计算机，使用这些知识来对实际问题进行推理、分析，使计算机的解译水平达到专家水平。
【专利附图】
【附图说明】
[0021]图1表示专家系统的一般结构。
[0022]图2是正向推理流程图。
[0023]图3是反向推理流程图。
【具体实施方式】
[0024]以下结合附图对本发明的实施例作进一步说明。
[0025]图1表示专家系统的一般结构。如图1所示，专家系统一般都包括用户界面、系统接口、推理机、知识库及其管理系统、数据库及其管理系统、知识获取机构、解译机构这七个部分，专家系统的一般结构如图1所示。
[0026](I)用户界面:用户界面是专家系统与专家或用户间的界面，由一组程序及相应的硬件组成，用于完成输入输出工作。在输入输出过程中，需要进行内部表示形式与外部表示形式的转换。
[0027](2)系统接口:系统接口是数据处理和交互的桥梁。
[0028](3)解译机构:对于遥感地质图像处理系统较为重要，可回答用户对系统的提问，跟踪并记录推理过程，对所得到的结论做出解释，在向用户输出解译结果时，不但要列出所用到的规则，而且要有条理的、按照规则被触发的先后次序列出。以增强专家系统的透明性。
[0029](4)推理机:是专家系统的“思维”机构，专家系统的核心部分之一。其任务是模拟专家的思维过程，控制、协调整个系统并根据当前输入的数据，利用知识库中的知识，按一定的推理方法和控制策略进行逐步推理，直至解决问题。它包括推理方法和控制策略两部分。推理方法分为精确推理和不精确推理。控制策略主要指推理方向的控制及推理规则的选择策略。
[0030](5)知识获取机构:知识获取机构是专家系统中获取知识的机构，其基本任务是把知识输入到知识库中，建立起性能良好的知识库，实现用户或专家对知识库的扩充和修改，维护知识的一致性及完整性，知识获取机构是一种知识编辑器。
[0031](6)数据库及其管理系统:在遥感地质中一般使用包含有地球物理、地质、航磁等信息的最原始的GIS数据。数据库是由数据库管理系统进行管理的，使数据的表示方法一般与知识的表示方法保持一致。数据库及其管理系统存放着原始的数据信息，运行过程中的数据，运行结果的数据，这和知识库有很大不同。
[0032](7)知识库及其管理系统:知识库用于存储求解问题的专家知识，包括原理性知识、有关事实等。知识库为推理机提供求解问题所需的知识，因此知识库中所含知识的数量和质量是决定专家系统性能的关键因素。知识库越丰富，解决问题的能力就越强。知识库及其管理系统包括解译标志库，影像特征库，解译示例库。
[0033]图2是正向推理流程图。所谓推理就是指按某种策略由已知判断推出另一判断的思维过程。一般来说，推理包括两种判断:一种是已知的判断，它包括已掌握的与求解问题有关的知识及关于问题的已知事实；另一种是由已知判断推出的新判断，即推理的结论。在专家系统中推理是由程序来实现的，称为推理机。
[0034]基于知识的推理过程所要解决的首要问题是:在每个状态下，如何控制知识的选择和运用，即采用何种推理控制策略。在设计一个高效率的推理机时，控制策略影响到系统的效率。常用的基于规则的专家系统有正向推理、反向推理和正反向混合推理。遥感地质图像处理专家系统的推理过程一般采用正向推理为主，反向推理为辅的正反结合推理策略。
[0035]正向推理系统是从一组事实出发，一遍又一遍地尝试所有可利用的规则，并在此过程中加入新事实，直到获得包含目标公式的结束条件为止，又称为数据驱动控制策略。其基本过程是:从事实出发，找出与规则知识库中规则的前提条件相匹配的事实，如果匹配成功，则该规则被触发，从而产生新的结论，把新的结论作为新的事实，继续进行匹配，直到得出的结论再也不能进行匹配为止。
[0036]图3是反向推理流程图。反向推理系统中心思想是先提假设，后找证据。具体来说就是先假设一个目标存在，然后在知识库中查找其相应的知识证据，验证该假设的前提是否存在。这个过程在计算机科学中属于一个递归的过程，是深度优先搜索策略。即:若该前提与事实库中的已知事实相匹配，或是通过与用户的交互等手段得到满足，则假设成立。如果不匹配则将规则的前提作为一个新的子目标，重复上述推理过程，直到所有子目标被证明存在为止。若子目标不能被验证，则假设不存在，推理失败，需要重新提出假设。
[0037]知识库管理系统负责对知识库中的知识进行组织、检索维护等。该模块包括解译标志库，影像特征库，解译示例库3个子库。它是整个遥感自动化解译系统的基础。它的功能好坏是专家系统成功与否的关键问题之一，它决定了该系统是否能被用户信赖。
[0038]影像特征库
[0039]遥感影像特征是由具有代表性的遥感影像上表示某一地物主体类型的像元构成，能直观地反映不同地物类型的光谱特征和纹理特征。通过遥感影像特征检索库的建立，解译人员能够根据核查区域的地形、地貌等自然地理因素以及传感器类型、成像季节等条件，从系统中自动检索相应条件下的影像样本，通过与提交的成果进行对照，从而对调查成果的准确性做出客观判断。
[0040]解译标志库
[0041]遥感影像解译标志也称判读要素，它能直接反映判别地物信息，解译者利用这些标志在图像上识别地物或现象的性质、类型或状况，因此它对于遥感影像数据解译意义重大。
[0042]解译示例库
[0043]解译过程中参考已有的资料和图件是十分必要的，这就需要知识库系统建立解译示例库，方便图像信息的对比。如判断遥感地质体成矿情况时要通过已知地质体、构造等与遥感影像间的对比，依据遥感图像上主要地层、岩性的反射光谱和形成的特征地貌分析，按照地质复杂程度不同，分别建立不同时代的地层、岩浆岩和构造等遥感解译标志，进而添加到解译示例库中。
[0044]数据的处理
[0045]在整个的遥感图像处理地质专家系统中，数据的处理和交互较为困难，需要大量的计算机图形学的相关知识，并采用面向对象的编程方法和交互式视窗表现方式。各种数据采用什么样的数据结构存储于数据库中也需要重点研究。需要存放大量的图像、图形、数据的属性的数据库，本文认为最好采用当今比较成熟的关系型数据库，这样协调数据库和知识库的推理机就能够更好地模拟专家的思维过程，控制整个系统并根据当前输入的数据，利用知识库中的知识，按一定的推理方法和控制策略进行逐步推理，直至解决问题。另夕卜，在解译人员具体处理遥感图像时，可由知识库所提供的交互式视窗向导对图像信息进行解译，可以对矢量图层进行元素的编辑、添加、删除等操作。这使得整个数据处理过程更加人性化，标准化。
[0046]应当指出，以上所述【具体实施方式】可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明创造，但不以任何方式限制本发明创造。因此，尽管本说明书和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。
【权利要求】
1.一种用于遥感图像处理的专家系统，其特征在于，所述专家系统包括用户界面、系统接口、推理机、知识库及其管理系统、数据库及其管理系统、知识获取机构和解译机构，其中， 用户界面:所述用户界面是连接专家系统与专家或用户间的界面，由一组程序及相应的硬件组成，用于完成输入输出工作； 系统接口:所述系统接口是数据处理和交互的接口平台，所述系统接口分别连接知识获取机构，推理机，解释结构和用户界面； 解译机构:连接所述数据库及其管理系统，用于回答用户对系统的提问，跟踪并记录推理过程，对所得到的结论做出解释，在向用户输出解译结果时，不但要列出所用到的规则，而且要有条理的、按照规则被触发的先后次序列出； 推理机:用于模拟专家的思维过程，控制、协调整个系统并根据当前输入的数据，利用知识库及其管理系统中的知识，按一定的推理方法和控制策略进行逐步推理，直至解决问题； 知识获取机构:用于把知识输入到知识库中，建立起性能良好的知识库，实现用户或专家对知识库的扩充和修改，维护知识的一致性及完整性，知识获取机构是一种知识编辑器。 数据库及其管理系统:在遥感地质中一般使用包含有地球物理、地质、航磁等信息的最原始的GIS数据；数据库是由数据库管理系统进行管理的，使数据的表示方法一般与知识的表示方法保持一致；数据库及其管理系统存放着原始的数据信息，运行过程中的数据，运行结果的数据； 知识库及其管理系统:知识库用于存储求解问题的专家知识，包括原理性知识、有关事实等。
2.根据权利要求1所述的一种用于遥感图像处理的专家系统，其特征在于，所述推理机包括推理方法和控制策略两部分。
3.根据权利要求2所述的一种用于遥感图像处理的专家系统，其特征在于，所述推理方法分为精确推理和不精确推理，所述控制策略主要指推理方向的控制及推理规则的选择策略。
4.根据权利要求1所述的一种用于遥感图像处理的专家系统，其特征在于，所述知识库中所含知识的数量和质量是决定专家系统的性能。
5.根据权利要求1所述的一种用于遥感图像处理的专家系统，其特征在于，所述知识库管理系统负责对知识库中的知识进行组织、检索维护，所述知识库管理系统包括解译标志库，影像特征库，解译示例库3个子库。
6.根据权利要求1所述的一种用于遥感图像处理的专家系统，其特征在于，所述知识库及其管理系统包括解译标志库，影像特征库，解译示例库。
7.根据权利要求1所述的一种用于遥感图像处理的专家系统，其特征在于，在整个的遥感图像处理地质专家系统中，数据的处理和交互采用面向对象的编程方法和交互式视窗表现方式，数据库采用关系型数据库。
【文档编号】G06N5/02GK104200422SQ201410432141
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2014年8月28日 优先权日:2014年8月28日
【发明者】邓鑫 申请人:邓鑫