高光谱空谱一体化图像分类研究

高光谱图像分类是遥感图像处理技术中的一个热点,提高分类精度是目前一个重要研究方向。常规的高光谱图像分类技术主要关注于如何更好地利用光谱空间的分类信息,往往忽视图像空间域信息。本文提出了一种基于空谱一体化处理的高光谱图像分类方法,在利用数据进行自身光谱特征分类的同时采用区域生长法和二值形态学法相结合的空间域有效信息对光谱分类结果进行补充。实验证明本方法能提高高光谱图像分类精度。     

针对高光谱图像的目标分类方法现状与展望

进入21世纪,遥感技术成为一项非常重要的空间成像技术。高光谱图像分类是遥感技术应用中非常重要的一项研究内容,在民用和军用上都实现了应用。高光谱图像分类是通过给每个像元添加分类标签,最终达到区分地物并且识别目标的目的。本文简要阐述了高光谱图像的分类过程及其面临的主要问题;在总结前人研究的基础上归纳了4类主要的高光谱图像分类策略,简要分析了其优缺点及适用范围;分析了近年来出现的新型分类器及其优化方法。最后,对于高光谱图像分类研究存在的主要困难进行了总结,并对未来发展的方向进行了展望。     

基于注意力机制辅助的空谱联合残差网络的高光谱图像分类

卷积神经网络（convolutional neural network,CNN）是高光谱图像分类中一种常用的方法,有着较好的分类表现。然而,CNN不可避免地会提取出一些冗余特征,这对高光谱图像分类的准确率造成干扰。此外,高光谱图像分类还面临着同谱异物、同物异谱问题。为了解决以上这些问题,提出了一种基于注意力机制辅助空谱联合残差网络的高光谱图像分类方法。一方面,通过使用注意力机制辅助的3-D、2-D残差网络,同时从光谱维度和空间维度提取空谱联合特征,克服同谱异物、同物异谱问题;另一方面,引入通道注意力机制和空间注意力机制,有效降低了冗余空谱特征的干扰。在2种高光谱数据集上的实验结果表明,相比同类对比算法,所提出的方法具有更优越的分类性能。     

基于空-谱特征K-means的长波红外高光谱图像分类

高光谱图像(hyper spectral imagery,HSI)分类已成为探测技术的重要研究方向之一,同时也在军事和民用领域得到广泛运用。然而,波段数目巨大、数据冗余、空间特征利用率低等因素已成为高光谱图像分类的挑战,且现有的高光谱分类大多利用可见光或短波红外高光谱数据分类。针对这些问题,本文提出了一种基于光谱和空间特征的K-means分类方法。首先提取空间特征,然后将光谱与空间特征相结合并降维,最后引入K-means算法得到较普通K-means更佳的分类结果。并将此算法运用在长波红外的高光谱图像分类中。     

基于主成分分析与局部二值模式的高光谱图像分类北大核心CSCD

提出了两种基于主成分分析与局部二值模式的高光谱图像分类算法。利用主成分分析去除高光谱图像的谱间冗余信息,对降维后的图像利用局部二值模式进行空间纹理特征分析,采用稀疏表示分类和支持向量机分别对提取的特征进行分类。其通过将主成分分析与局部二值模式相结合对高光谱图像进行特征提取,保证了高光谱图像的谱间冗余的有效去除,同时保护了高光谱图像的空间局部邻域信息,因此,此类算法不但能充分挖掘高光谱图像的谱间-空间特征,在较大程度上提高分类精度和Kappa系数,而且在高斯噪声环境中和小样本情况下也具有良好的分类性能。     

基于3D卷积联合注意力机制的高光谱图像分类

由于高光谱图像存在较高的数据维数,会给分类过程带来一些困难。为了提高分类的准确率,提出了一种使用3D卷积联合注意力机制的高光谱图像分类方法。首先,将中心像素与周围相邻的其它像素进行配对,可以通过配对构成多组新的像素对,充分利用了像素之间的邻域相关性。接着,将像素对放入3D卷积联合注意力机制网络框架中进行分类,它能够对高光谱图像中的特征进行选择性的学习。最后,通过投票策略获得像素标签。实验是在两个真实的高光谱图像数据集上进行。结果表明,所提出的方法充分挖掘了高光谱图像的光谱空间特征,能有效地提高分类精度。     

基于多维度特征遥感图像分类方法的研究北大核心CSCD

为了解决传统高光谱图像分类方法精度低、计算成本高及未能充分利用空-谱信息的问题,本文提出一种基于多维度并行卷积神经网络(multidimensional parallel convolutional neural network,3D-2D-1D PCNN)的高光谱图像分类方法。首先,该算法利用不同维度卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)提取高光谱图像信息中的空-谱特征、空间特征及光谱特征;之后,采用相同并行卷积层将组合后的空-谱特征、空间特征及光谱特征进行特征融合;最后,通过线性分类器对高光谱图像信息进行精准分类。本文所提方法不仅可以提取高光谱图像中更深层次的空间特征和光谱特征信息,同时能够将光谱图像不同维度的特征进行融合,减小计算成本。在Indian Pines、Pavia Center和Pavia University数据集上对本文算法和4种传统算法进行对比实验,结果表明,本文算法均得到最优结果,分类精度分别达到了99.210%、99.755%和99.770%。     

基于光谱注意力图卷积网络的高光谱图像分类

近年来,图卷积网络因其特征聚合的机制,能够同时对单个节点以及近邻节点的特征进行表示,被广泛应用于高光谱图像的分类任务。然而,高光谱图像(HSI)中常存在波段冗余、同物异谱等问题,使得直接利用原始光谱特征构建的初始图可靠性不足,从而导致高光谱图像的分类精度低。为此,该文提出一种基于光谱注意力图卷积网络(SAGCN)的高光谱图像半监督分类方法。首先,利用注意力模块对光谱的局部与全局信息进行交互,以增加重要光谱的权重、减小冗余波段以及噪声波段的权重,从而实现光谱的自适应加权;然后,针对光谱加权处理后的高光谱图像,通过空间-光谱相似性度量构建更为准确的近邻矩阵;最后,通过图卷积对标记和无标记样本进行有效的特征聚合,并使用标记样本的聚合特征训练网络。在Indian Pines, Kennedy Space Center和Botswana 3个真实高光谱图像数据集上的实验结果验证了所提方法的有效性。     

3维卷积递归神经网络的高光谱图像分类方法

为了针对高光谱图像中空间信息与光谱信息的不同特性进行特征提取，提出一种3维卷积递归神经网络(3-D-CRNN)的高光谱图像分类方法。首先采用3维卷积神经网络提取目标像元的局部空间特征信息，然后利用双向循环神经网络对融合了局部空间信息的光谱数据进行训练，提取空谱联合特征，最后使用Softmax损失函数训练分类器实现分类。3-D-CRNN模型无需对高光谱图像进行复杂的预处理和后处理，可以实现端到端的训练，并且能够充分提取空间与光谱数据中的语义信息。结果表明，与其它基于深度学习的分类方法相比，本文中的方法在Pavia University与Indian Pines数据集上分别取得了99.94%和98.81%的总体分类精度，有效地提高了高光谱图像的分类精度与分类效果。该方法对高光谱图像的特征提取具有一定的启发意义。     

基于空谱联合的高光谱图像分类方法现状与展望

高光谱成像技术在近十几年里实现了飞跃式的发展。高光谱图像分类的应用受到广泛关注，其分类精度的提升是当前研究的重点。高光谱图像分类是利用不同地物的诊断性吸收特征区分地物类别。传统的高光谱图像分类仅利用图像的光谱特征，分类效果不明显。近些年的研究表明，同时分析地物光谱特征和空间分布能有效提升分类精度。首先总结了众多空谱联合分类方法，依据空谱信息融合阶段的不同，将空谱联合分类分为预处理的分类、综合处理的分类和后处理的分类，简要介绍了深度学习在空谱联合分类中的实现方法，最后对空谱联合分类的研究前景进行了展望。     

基于加权模糊C均值算法改进的高光谱图像分类方案设计

为了有效改善高光谱图像数据分类的精确度,减少对大数目数据集的依赖,在原型空间特征提取方法的基础上提出一种基于加权模糊C均值算法改进型原型空间特征提取方案。该方案通过加权模糊 C 均值算法对每个特征施加不同的权重,从而保证提取后的特征含有较高的信息量。实验结果表明,与业内公认的原型空间提取算法相比 该方案在相对较小的数据集下,其性能仍具有较为理想的稳定性,且具有相对较高的分类精度,这样子就大大降低了对数据集样本数量的依赖性,同时改善了原型空间特征方法的效率。     

高光谱目标分类技术发展与展望

高光谱成像技术源于遥感探测,具有谱图合一的独特优势,在农林、地矿、防伪和环境保护等领域的应用日益广泛。作为高光谱技术最常见和最基本的功能,目标分类在各个高光谱领域的应用均具有至关重要的作用。综述了高光谱目标分类技术的发展现状,分析了高光谱数据的结构特点,归纳了高光谱目标分类的一般流程,并详细阐述了数据读取、图像预处理和目标分类等高光谱目标分类流程的主流方法及其基本原理。结合近年来的典型案例,分析了高光谱目标分类的过程,并对其发展趋势进行了分析和展望。     

一种融合Gabor滤波与3D/2D卷积的高光谱图像分类算法

为了减轻卷积神经网络模型对训练样本的依赖性 和提高高光谱图像的分类性能,本 文提出了一种融合Gabor滤波与3D/2D卷积的高光谱图像分类算法。首先,三维Gabor滤 波器用于处理原始高光谱数据以生成空谱隧道信息;其次,利用三维卷积操作提取生成的 空谱隧道信息的深层特征;然后,再利用二维卷积进一步提取图像的空间信息;最后,通 过Softmax分类器完成高光谱图像分类。为验证模型性能,将提出的方法与CNN、2D- CNN、3D-CNN-LR、SSRN算法在Indian Pines、Pavia University、Salinas数据集上进行 对 比实验。实验结果表明,提出的方法在三个数据集上的总体识别精度分别达到99.51%、99.94%、99.99%,均高于其 他方法,能够有效提高分类性能,是一种简单而高效的高光谱图像分类算法。     

一种具有隐蔽色特征物体的图像分类方法研究

针对图像中某几类物体具有相似颜色特征而导致的分类困难问题,本文提出了一种具有隐蔽色特征物体的图像分类方法。该方法针对可见光图像中具有颜色隐蔽性物体而难以区分的问题,通过将二维图像的邻域像素空间特征与高光谱图像的谱段特征相结合并使用改进的局部线性嵌入降维算法实现了空谱联合的特征降维,最终利用主动学习胶囊网络训练高光谱数据分类器从而实现场景内目标的分类。通过改进的主动学习函数可以对更具代表性的样本进行标注,实现了利用小样本集对胶囊网络的训练,有效降低了样本的标注成本和模型的训练成本,提高了模型分类性能。实验表明,该算法运行在自建高光谱数据集上能够有效地分类隐蔽色特征物体和其他自然场景,针对隐蔽色目标的平均准确率达到了91%,针对所有类别物体的平均准确率达到了89.9%。     

基于无监督特征选择的高光谱图像分类方法

在高光谱图像分类中,丰富的数据提升了其地物 识别能力。然而,由于样本特 征数大且有标记训练样本点少,导致“维度灾难”问题。本文提出一种基于无监督特征选择 的高光谱图像分类方 法,该方法同时考虑数据的流形嵌入映射和稀疏表达,将特征选择问题转化为一个优 化问题,数据的流形嵌入和稀疏表达作为约束项加入目标函数。设计了三个目标函 数,第一个目标函数描述流形学习的局部性原则,第二个目标函数将原始样本点回归 到低维嵌入空间,第三个目标函数对回归系数进行正则化。针对目标函数非凸的问 题,用迭代的方法来解这个约束优化问题,给出了解该优化问题的算法。优选特征用 于参与后续的分类识别任务。在真实的高光谱数据集上的实验表明,新方法能够提高 分类的精度。     

基于地标空间信息的高光谱遥感图像分类

高光谱遥感图像同时具有光谱与空间特征信息,充分利用空间特征能够有效提高分类结果.高光谱图像上同类像素点的邻域空间信息差异较大会影响分类效果,针对这个问题提出了一种新的空间信息利用方法,记作地标空间信息.将光谱信息与地标空间信息结合使用,通过深度信念网络提取特征.实验表明地标空间信息能够有效提高深度信念网络以及对比方法的分类结果.     

基于蒙特卡罗特征降维算法的小样本高光谱图像分类

高光谱图像分类是高光谱数据分析的重要研究内容.相关向量机由于不受梅西定理的限制、不需要设置惩罚因子等优势受到广泛关注.由于高光谱数据具有较高的维数,当训练样本较少时,高光谱数据的分类精度受到严重的影响.通常解决这种现象的办法是对原数据进行特征降维处理,然而多数基于filter模型的特征选择算法无法直接给出最优特征选择个数.为此提出利用蒙特卡罗随机实验可以对特征参量进行统计估计的特性,计算高光谱图像的最优降维特征数,并与相关向量机结合,对降维后的数据进行分类.实验结果表明了使用蒙特卡罗算法求解降维波段数的可靠性.相比较原始末降维数据,降维后的高光谱图像分类精度有较大幅度的提高.     

基于蒙特卡罗特征降维算法的小样本高光谱图像分类

高光谱图像分类是高光谱数据分析的重要研究内容。相关向量机由于不受梅西定理的限制、不需要设置惩罚因子等优势受到广泛关注。由于高光谱数据具有较高的维数, 当训练样本较少时,高光谱数据的分类精度受到严重的影响。通常解决这种现象的办法是对原数据进行特征降维处理,然而多数基于filter模型的特征选择算法无法直接给出最优特征选择个数。为此提出利用蒙特卡罗随机实验可以对特征参量进行统计估计的特性,计算高光谱图像的最优降维特征数,并与相关向量机结合,对降维后的数据进行分类。实验结果表明了使用蒙特卡罗算法求解降维波段数的可靠性。相比较原始未降维数据,降维后的高光谱图像分类精度有较大幅度的提高。