基于深度学习的高光谱影像分类方法研究

针对高光谱影像分类方法精度不足的问题，提出一种基于空间-频谱变换（Spectral-Spatial Transformer，SST）网络的高光谱影像分类方法。首先，将高光谱影像预处理为一维特征向量。然后，设计了具有光谱-空间注意力模块和池化残差模块的SST高光谱影像分类网络。本文所提出的分类方法在Indian Pines数据集和Pavia University数据集上的总体分类精度分别为98.67%和99.87%，表明此方法具有较高的分类精度，为高光谱影像分类及应用提供了一种新方案。     

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。     

基于多尺度特征提取的高光谱星载分类算法

针对当前高光谱分类算法难以同时满足星载分类高精度、低能耗需求的问题，提出一种基于多尺度空间特征提取的高光谱星载分类算法，在保持较高分类精度的同时大幅度降低算法的计算开销。利用局部最大值滤波提取高光谱图像的纹理特征，将多尺度滤波结果根据遥感图像空间关联性进行组合得到局部-全局联合空间特征，融合空间特征和光谱特征后采用随机森林进行分类。该算法仅包含整数比较和加法运算，未采用高光谱主流分类算法中的乘法和求幂等高开销运算。在Indian Pines、Pavia University和HyRANK影像数据集上的实验结果表明，该算法与最高水平分类算法相比分类精度损失保持在2.4%以内，在跨场景分类中同样获得了较高的分类精度，与星载分类算法相比分类过程能耗降低到1/10000以下。该算法与现有算法相比更适用于星载分类任务，能够在保持较高分类精度的同时有效降低星载分类过程中的计算开销和能耗。     

高光谱遥感分类与信息提取综述

本文从高光谱遥感图像的特点与性质人手，介绍了高光谱遥感的应用情况；并对目前所采用的高光谱遥感图像分类与信息提取的算法，以及这些算法的优劣进行综述；接着，论述了投影寻踪在高光谱遥感图像分类中的可行性。     

主动学习高光谱图像分类算法GPU并行计算优化

本文利用高光谱图像的空间-光谱维信息,结合主动学习算法实现高光谱图像分类。该算法利用较少的训练样本获得较高的分类精度,与此同时,该算法的运算过程复杂度高且计算效率非常低。针对这一特点,本文提出了一种利用图像处理器(Graphic processing units,GPUs)对算法进行数据级并行计算优化。并且利用真实场景的高光谱图像对文中提出的并行计算优化方案进行了实验验证,结果表明该方法在保证与串行分类精度一致的情况下,其计算加速比达到34倍左右,验证了基于GPU的高光谱图像分类算法的有效性。     

基于特征重选择的高光谱图像分类

在对高光谱图像进行分类时,由于高光谱数据维度很高,通常先对其进行特征选择,进而使用分类器进行分类。在分类时,最大似然分类器因为具有多分类、概率输出等特点而经常被采用。在实际分类中,我们发现,目标的真实类别所获得的概率值通常位于所有类别的前两位,我们称该现象为混淆现象。利用这一现象,通过特征重选择,我们给出一种新颖的特征选择框架。该框架首先对数据进行特征选择,进而对目标进行分类。若分类结果满足混淆条件,则针对易混淆的两类进行特征重选择,分类并得到最终结果。理论分析和实验结果表明,该框架稳定、有效。     

基于模式识别技术的高光谱图像分类研究

针对当前高光谱图像分类方法图像特征向量应用环节设定较为落后，导致分类精度差，无法获取完整图像分类结果的问题，提出基于模式识别技术的高光谱图像分类方法。采用加权平均法，完成高光谱图像预处理，使用多尺寸局部二值法，提取高光谱图像特征向量，确定不同类型光谱信息的联合分布密度，结合模式识别技术，完成高光谱图像分类。通过总体图像分类精度、平均图像分类精度以及kappa系数对此方法的应用效果进行评估，结果表明，本方法精度较高均在96%以上，且kappa系数超过0.9,可缓解当前方法在应用过程中出现的问题。     

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。     

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。     

基于非线性核空间映射与人工免疫网络的高光谱遥感图像分类

提出了一种基于非线性核空间映射人工免疫网络的高光谱遥感图像分类算法.根据生物免疫网络基本原理构建了人工免疫网络模型,利用非线性核函数将高光谱训练样本映射到高维空间,完善了人工免疫网络中目标样本核空间相似性分选方法,降低了人工免疫网络识别样本所需的抗体数量,提升了算法的分类精度和运算效率.为了验证算法的有效性,利用两组高光谱遥感数据将多种高光谱分类方法进行了对比实验.实验表明该算法分类精度和算法运算时间上都有较大改善,是一种分类精度更高、运算速度更快的改进型基于人工免疫网络的高光谱遥感图像分类新方法.     

基于改进的扩散平滑和RBM的高光谱图像分类

为了改善传统分类方法在高光谱遥感图像去噪和特征提取方面的不足,提出了一种基于改进的扩散平滑算法和RBM的方法.该方法使用自适应扩散系数,对相应的区域进行不同程度的扩散平滑,实现了对高光谱遥感图像的快速去噪;然后利用多层限制玻尔兹曼机构建DBN网络,实现对高光谱遥感图像的分类.实验表明,与传统的分类方法和DBN相比,该方法在高光谱图像地物分类精度上有所改善.     

空谱结构保持的高光谱图像分类

高光谱遥感图像具有特征（波段）数多、冗余度高等特点,因此特征选择成为高光谱分类的研究热点。针对此问题,提出了空间结构与光谱结构同时保持的高光谱数据分类算法。考虑高光谱图像的物理特性,首先对图像进行加权空谱重构,使图像的空间结构信息自动融入光谱特征,形成空谱特征集;对利用最小二乘回归模型保存数据集的全局相似性结构的基础上,加入局部流形结构正则项,使挑选的特征子集更好地保存数据集的内在本质结构;讨论了窗口大小和正则参数对分类精度的影响。对Indian Pines、PaviaU和Salinas数据集的实验表明,该算法得到的特征子集的总体分类精度达到93.22%、96.01%和95.90%。该算法不仅充分利用了高光谱图像的空间结构信息,而且深入挖掘了数据集的内在本质结构,从而得到更有鉴别性的特征子集,相比传统方法明显提高了分类精度。     

PHI高光谱数据和高空间分辨率遥感图像融合技术研究

提出了一种新的高光谱图像融合技术———基于最佳指数准则的高光谱小波包图像融合方法,即首先利用最佳指数选择高光谱的最佳合成波段,得到低分辨率的彩色合成影像,然后采用一种基于区域多特征的小波包融合算法进行融合处理.文中利用上海地区PH I高光谱数据和高分辨率全色航空像片来验证算法的有效性,实验结果表明该方法可有效的实现高光谱数据和高空间分辨率遥感图像的融合处理.     

PHI高光谱图像的大气校正算法

从高光谱遥感图像中提取较为精确的定量信息,大气校正是必不可少的步骤.本文在应用大气辐射传输模型对高光谱遥感数据进行大气模拟的基础上,研究并发展基于遥感影像信息的经济、有效的大气辐射校正和反射率反演算法.该算法可以根据遥感图像有效地估计大气中气溶胶的空间分布,并分析交叉辐射的影响,进而对其进行大气辐射校正和反射率反演.通过对几景PH I高光谱遥感图像的校正试验,表明了这种算法的有效性.     

基于多尺度近端特征拼接网络的高光谱图像分类方法

针对基于传统卷积神经网络模型的高光谱图像分类算法细节表现力不强及网络结构过于复杂的问题,设计了一种基于多尺度近端特征拼接网络的高光谱图像分类方法。通过引入多尺度滤波器和空洞卷积,在保持模型轻量化的同时可以获取更丰富的空间?光谱判别特征,并提出利用卷积神经网络近端特征间的相互联系进一步增强细节表现力。在3个基准高光谱图像数据集上的实验结果表明,所提方法优于其他分类模型。     

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。     

基于空谱注意力机制及预激活残差网络的高光谱图像分类算法

面向高光谱图像分类的许多深度学习算法中,由于提取的空谱特征表示鉴别性不足,其模型的分类性能有待提高。针对该问题,本文提出了一种基于空谱注意力机制及预激活残差网络的高光谱图像分类算法。首先,设计了基于空谱注意力机制的空谱特征提取模块,对空谱特征进行重校准,为空谱特征在后续联合学习时能专注于更具辨别力的通道和空间位置提供保证;其次,设计了基于预激活残差网络的空谱特征联合学习模块,其中预激活残差网络改进了原始残差构建块的网络结构,从而能在利用注意力机制重校准的空谱特征的联合学习时捕获更具鉴别性的深层空谱特征,以提高分类器的分类性能。实验结果表明,和已有的一些高光谱图像分类算法相比,所提出的算法的分类准确率更高,表明该算法能有效地获得判别能力更强的空谱特征表示。      

低秩稀疏和改进SAM的高光谱图像误标签检测

为了解决基于监督学习的高光谱图像分类算法训练样本中存在的噪声标签会降低后续的分类精度的问题, 采用了一种基于低秩稀疏表示和改进光谱角制图(SAM)的高光谱图像误标签检测算法。首先对高光谱图像中信号子空间进行预测, 根据预测到的子空间对原始高光谱图像重构并去噪; 然后通过基于归一化的光谱角制图算法来获取每一类样本间的距离信息, 得到每类样本间的光谱相似度, 并利用密度峰值聚类算法得到每个训练样本的局部密度; 最后采用基于局部密度的决策函数对噪声标签进行检测, 使用支持向量机在两个真实数据集上验证。结果表明, 该算法比先进的层次结构的高光谱图像误标签检测算法提高了1.91%的总体精度。这一结果对高光谱图像分类是有帮助的。     

A band selection method of hyperspectral remote sensing based on particle frog leaping algorithm

Dimensionality reduction is becoming an important problem in hyperspectral image classification. Band selection as an effective dimensionality reduction method has attracted more research interests. In this paper, a band selection method for hyperspectral remote sensing images based on subspace partition and particle frog leaping optimization algorithm is proposed. Three new evolution strategies are designed to form a probabilistic network extension structure to avoid local convergence. At the same time, the information entropy of the selected band subset is used as the weight of inter-class separability, and a new band selection criterion function is constructed. The simulation results show that the proposed algorithm has certain advantages over the existing similar algorithms in terms of classification accuracy and running time.