复合正则化联合稀疏贝叶斯学习的高光谱稀疏解混算法

将稀疏贝叶斯学习引入线性混合像元分解中,提出一种基于复合正则化联合稀疏贝叶斯学习的高光谱稀疏解混算法.在多观测向量的稀疏贝叶斯框架下,对各参数建立概率模型,经贝叶斯推断得到基于L2,1正则化的联合稀疏贝叶斯解混模型,并将丰度向量的非负与和为一约束加入到凸优化的目标函数中,通过变量分离法将复合正则化问题分解成多个单一正则化问题交替迭代求解,并利用参数自适应算法对正则化参数进行更新.模拟数据和真实数据的实验结果表明,该算法比贪婪算法和凸优化算法能获得更高的解混精度,并且适用于端元个数较多和信噪比较低的高光谱数据.     

一种低秩和图正则化的协同稀疏高光谱解混方法

针对经典协同稀疏解混方法中稀疏性表征不足以及丰度矩阵过平滑等问题,提出一种低秩和图正则化的协同稀疏高光谱解混方法。引入加权因子,进一步促进丰度矩阵的稀疏性;引入了图正则化项,获取图像的空间信息,以促进图像的平滑性;在模型中增加低秩项,进而挖掘高光谱数据的细节结构,进一步提高解混的精度。利用2个模拟和1个真实高光谱数据进行实验,结果表明,提出方法的解混精度与经典解混方法相比得到显著提升。     

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。     

变形L1正则化的高光谱图像稀疏解混

如何准确地刻画易于求解的稀疏正则化函数是高光谱图像稀疏解混的难点。变形L₁正则化函数是一类由绝对值函数组成的双线性变换的单参数族,类似于L_pp∈0,1范数,通过调整参数a∈0,可以准确表征L₀和L₁之间的任意范数,并具有无偏、稀疏和Lipschitz连续性。论文首先研究变形L₁正则化函数,然后提出变形L₁正则化的高光谱稀疏解混变分模型,最后提出变形L₁正则化高光谱稀疏解混模型的凸函数差分求解算法。通过模拟和真实的高光谱数据实验,与经典的SUnSAL算法相比,表明提出的算法能够更准确地刻画丰度系数的稀疏性,并获得更高的解混精度。     

L1稀疏正则化的高光谱混合像元分解算法比较

基于稀疏性的高光谱解混是近年来高光谱混合像元分解的研究热点.主要研究了L1正则化的高光谱混合像元分解算法.首先分析了L1正则化的三种解混模型,即无约束、非负约束和全约束模型;然后给出了三种模型对应的数值求解算法;最后,采用模拟的和真实的高光谱数据进行实验,比较了三种高光谱混合像元分解算法的效果.实验结果表明:三种模型均具有很好的高光谱混合像元分解精度(SRE),其中全约束模型最好,非负约束模型次之,无约束模型最差;全约束模型在信噪比低和端元数多的情况下,仍然获得较高的SRE.     

基于近邻图正则化的高光谱图像特征选择方法

高光谱图像分类是近年来的研究热点。其数据的 高维性引发了“维度灾难”问 题。数据降维成为解决问题的关键。针对高光谱数据有标记训练样本点匮乏的特点, 提出用无监督的特征选择方法对高光谱数据进行降维。该方法能够同时保持原始高光 谱数据的判别能力和局部几何结构。为了保持判别能力,用所选特征对原始高光谱数 据进行重构,利用重构误差最小化将特征选择问题转化为优化问题。为了保持局部几 何结构,建立近邻图,并将其转化为正则项加入目标函数中。通过迭代梯度下降方法 解此优化问题,得出优选特征子集参与高光谱图像分类识别任务。在真实数据集上的 实验表明,新方法能够提高分类识别的精度。     

RX及其变种在高光谱图像中的异常检测

为了提高核RX算法在高光谱图像异常检测中的稳定性,将核矩阵正则化,并提出正则化的核RX算法(rkRX)。将规范化后的正则化RX算法和正则化的核RX算法融合改进,称为融合RX算法(mRX),该算法同时考虑了原始线性空间和高维特征空间的异常检测结果,使异常检测效果更加稳定。在仿真图像和真实高光谱图像的实验中,上述2种算法与原始的RX、正则化RX(rRX)和核RX(kRX)3种算法进行了比较,使用了双窗口技术和核主成分分析(KPCA)进行特征提取和基于高阶统计量的特征选择作为预处理来降低数据维数,并在未降维数据上比较上述5种算法。最后,使用ROC曲线评价检测效果,结果表明:提出的2种算法提高了检测效果并具有一定鲁棒性。     

基于超像素和低秩的协同稀疏高光谱解混

为了克服经典协同稀疏解混算法的不足以及全变差正则项引起的边缘模糊问题,同时考虑到稀疏性和空间信息对解混精度提高的重要性,采用结合超像素和低秩的协同稀疏高光谱解混算法,进行了理论分析和实验验证.该算法对高光谱图像进行超像素分割,并对每个超像素施加协同稀疏性约束.此外使用低秩正则项代替传统的全变差正则项来利用空间信息,选取...     

光谱加权协同稀疏和全变差正则化高光谱图像解混

针对传统稀疏解混方法对丰度的稀疏性表征不充分及空间信息利用率低等问题,本文在分析迭代加权稀疏解混方法的基础上,提出了一种基于光谱加权协同稀疏和全变差正则化的高光谱解混方法.该方法一方面在协同稀疏解混的基础上引入光谱加权因子进一步刻画丰度系数的行稀疏性,以促进所有像元之间的联合稀疏性;另一方面引入各向异性全变差空间正则化促进图像同质区域的平滑性,以提高解混的准确性.通过交替方向乘子法求解该模型,通过迭代,利用内外部双循环迭代方法对光谱加权因子和丰度系数进行优化.模拟和真实的高光谱数据实验结果均表明本文提出的算法与现有同类算法相比能大幅提高混合像元分解的精度,在稀疏解混方面展现出了巨大的潜力.     

基于光谱重建技术的壁画颜色复原与评价

为了在给定的照明和观察条件下，用相机响应信号重建物体表面光谱反射率，实现颜色的高精度复原，采用了多光谱成像技术采集物体表面的多光谱图像，使用主成分分析、 R 矩阵和正则化 R 矩阵方法进行了光谱反射率重建的理论研究，并对壁画色块颜色复原进行了实验验证，取得了壁画色块的重建光谱和颜色复原数据，同时对基于正则化 R 矩阵方法的壁画色块颜色复原结果进行了评价。结果表明，正则化 R 矩阵方法进行光谱重建的光谱精度和色度精度更高，与主成分分析和 R 矩阵方法相比，色差降低了0.0732，适应度系数提高了1.10%，均方根误差降低了0.0035，光谱匹配偏指数降低了0.0225。该方法能够满足高精度颜色再现的需要，适用于文物艺术品数字化存档、文物艺术品修复等领域。     

基于多特征多分辨率融合的高光谱图像分类

由于数据维数高，利用高光谱数据对地物进行分类，常规方法难以获得令人满意的结果，在基于小波多分辨率融合方法进行特征图像的提取过程中，提出了利用多个空间特征所构成的特征矢量确定多分辨率融合权值的算法，有效地降低了原始图像的数据维并获得了用于后续分类的特征图像．对AVIRIS数据进行的实验表明，利用新方法提取的特征进行分类，获得了高于传统方法确定融合权值的结果。     

基于流形学习的新高光谱图像降维算法

提出了一种新的基于图像块距离的邻域选择方法,并将其应用于流形学习中,得到一类新的高光谱图像非线性降维算法。该类算法利用高光谱图像物理特性,结合图像的光谱信息和空间信息,在最大限度减小图像信息冗余的基础之上,很好地保持了原始数据集的特性。与其它高光谱图像的降维算法相比,改进的流形学习算法不仅考虑到高光谱图像本身的空间关系,而且利用图像块距离更好地保持了数据点之间的局部特性,从而有效地去除原始数据集光谱维和空间维的冗余信息。实际高光谱数据的实验结果表明,所提出的算法在应用于高光谱图像分类时,与其它方法相比具有更高的分类精度。     

基于小波核主成分分析的相关向量机高光谱图像分类

相关向量机(RVM)高光谱图像分类是一种较新的高光谱图像分类方法,然而算法本身存在对于高维大样本数据训练时间过长、分类精度不高的问题。针对这些问题,该文提出一种基于新型核主成分分析的RVM分类方法。该方法首先将核函数引入到主成分分析中,然后应用小波核函数代替传统核函数,利用小波核函数的多分辨率分析特点,进一步提高核主成分分析(KPCA)非线性映射能力,最终将新型核主成分分析算法与相关向量机相结合,对高光谱图像进行分类。仿真实验结果表明,将所提出的方法应用于AVIRIS美国印第安纳州实验田高光谱数据预处理后,类内类间距离比降低20%,方差整体增幅较大,最终将处理后的数据应用于相关向量机的高光谱图像分类中,分类精度提升3%~5%。     

热红外高光谱成像仪光谱匹配盲元检测算法

受红外焦平面阵列生产工艺及材料本身特性影响,红外焦平面阵列不可避免地存在盲元,严重困扰红外数据的处理与应用。光栅分光推扫式热红外高光谱成像仪一般以红外焦平面阵列的其中的一维作为光谱维进行推扫式成像,空间维只剩一维,与一般的热像仪具有二维空间维的成像机制有很大区别。常规的实验室定标法和开窗处理的场景检测方法不能满足该成像方式的盲元检测需求。以热红外高光谱成像仪中的盲元检测为目标,有针对性地提出了基于光谱匹配的盲元检测算法。该方法从光谱维角度出发,以不同温度实验室黑体定标数据生成温升光谱数据,在数据规则化处理的基础上,自动提取有效像元目标的伪光谱曲线,采用光谱角匹配的方式实现盲元的自动检测。以典型的热红外高光谱成像仪获取数据并开展盲元检测实验,结果表明该方法充分利用了热红外高光谱成像仪的光谱维信息,检测精度较高,盲元补偿后的数据可满足热红外高光谱数据的行业应用。     

混合卷积神经网络的高光谱图像分类方法

为了解决高光谱图像领域中,传统卷积神经网络因部分特征信息损失而影响最终地物分类精度的问题,采用一种基于2维和3维的混合卷积神经网络的高光谱图像分类方法,从空间增强、光谱-空间两方面分别进行了特征提取.首先从空间增强角度提出一种3维-2维卷积神经网络混合结构,得到增强后的空间信息;其次从光谱-空间角度利用3维卷积网络结构...     

基于Fisher判别零空间的高光谱图像混合像元分解

传统的光谱混合分析方法假设每个端元必须具有完全稳定的光谱特性,而在实际问题中同类地物的端元光谱往 往存在着差异。为了有效地抑制同物异谱对混合像元分解的影响,本文提出一种基于Fisher判别零空间的高光谱遥感图像混合像元分 解算法。Fisher判别零空间方法通过对高光谱图像数据进行线性变换,使得变换后的数据中同一端元内的光谱差异减小为零,而不同 端元间的光谱差异尽可能地增大。利用变换后的光谱数据对混合像元进行分解就可以较大程度地减少同物异谱现象对分解结果的影响。 对模拟高光谱图像数据以及Indiana地区和Cuprite地区的实际AVIRIS数据的解混结果表明,用Fisher判别零空间方法处理混合像元分 解问题,可以得到较高的分解精度。     

应用监督近邻重构分析的高光谱遥感数据特征提取

针对高光谱遥感数据特征提取方法的研究,提出了一种新的监督近邻重构分析（Supervised Neighbor Reconstruction Analysis,SNRA）算法。该方法首先利用同一类别的近邻数据点对各数据点进行重构;然后在低维嵌入空间中保持该重构关系不变,尽可能地分离开非同类数据点,并利用总体散度矩阵来约束数据间的相关性;最后求解得到一个最佳投影矩阵,进而提取出鉴别特征。SNRA算法不仅保持了同类数据的局部结构而且增强了非同类数据的可分性,同时减少了数据的冗余信息。在Indian Pine和KSC高光谱遥感数据集上的实验结果表明:提出的方法能更好地揭示出高光谱遥感数据的内在特性,提取出更有效的鉴别特征,改善分类效果。     

基于生成对抗网络的高光谱图像特征提取

特征提取是高光谱数据处理领域的一个重要研究 内容。高光谱数据获取过程中的复 杂性使传统的特征提取方法无法良好地处理高光谱图像。同时,高光谱图像标记样本数量的 有限性,也为常用于特征提取的监督深度学习方法带来不利影响。为了摆脱对高光谱图像中 标记样本的依赖,在卷积神经网络的基础上引入生成对抗网络,针对光谱特征提出了一种无 监督的高光谱图像特征提取的方法。为了稳定网络的训练过程,提高生成对抗网络中判别器 的特征表示能力,在目标函数中引入梯度惩罚项,将判别器的性能不断逼向最优。在特征提 取阶段,针对高光谱图像的光谱结构,提出了一种通道最大池化方法,能够在降低数据维度 的同时尽可能保留高光谱图像的光谱信息。使用支持向量机(support vector machines,SVM)和k近邻(k-hearest neighbor,KNN)方法对 提取到的特征进行分类测试。在两个真实数据集上的实验结果表明,提出的方法优于传统的 特征提取方法。     

Quality Criteria Benchmark for Hyperspectral Imagery

Hyperspectral data appear to be of a growing interest over the past few years. However, applications for hyperspectral data are still in their infancy as handling the significant size of the data presents a challenge for the user community. Efficient compression techniques are required, and lossy compression, specifically, will have a role to play, provided its impact on remote sensing applications remains insignificant. To assess the data quality, suitable distortion measures relevant to end-user applications are required. Quality criteria are also of a major interest for the conception and development of new sensors to define their requirements and specifications. This paper proposes a method to evaluate quality criteria in the context of hyperspectral images. The purpose is to provide quality criteria relevant to the impact of degradations on several classification applications. Different quality criteria are considered. Some are traditionnally used in image and video coding and are adapted here to hyperspectral images. Others are specific to hyperspectral data. We also propose the adaptation of two advanced criteria in the presence of different simulated degradations on AVIRIS hyperspectral images. Finally, five criteria are selected to give an accurate representation of the nature and the level of the degradation affecting hyperspectral data.