遥感图像分类的LMBP核函数改进算法

在核函数的基础上采用向量扩展的方法改进传统的LMBP算法,将输入向量由低维转换到高维,充分利用误差函数的一二阶导数信息,同时结合传统LMBP算法的优点提高网络训练的收敛速度。仿真实验结果表明,改进方法网络训练的迭代次数更少,分类精度更高,对遥感图像分类更有效。     

独立分量分析在多光谱遥感图像分类中的应用

多光谱遥感图像反映了不同地物的光谱特征,其分类是遥感应用的基础。但是在多光谱遥感波段图像中存在不同地物对应着相同的灰度,即异物同谱的问题。独立分量分析算法对未知的源信号的混合信号进行估计,可以获得相互独立的源信号的近似。独立分量分析算法利用了信号的高阶统计信息,对于多光谱遥感图像而言,算法去除了波段图像之间的相关性,获得的波段图像是相互独立的。但是独立分量分析算法有一个缺点,即计算量太大,影响了在多光谱遥感图像分类上的应用。文章对独立分量分析的一种快速算法FastICA进行改进,减少了计算量,提高了算法的有效性。在性能相当的情况下,改进FastICA算法能有效地减少算法的计算量。由于FastICA算法是线性ICA算法,对于非线性混合的光谱信号的估计存在一定误差,因此应用BP神经网络的非线性特性对其进行自动分类。在同原始遥感图像的BP神经网络分类结果进行比较,结果表明独立分量分析算法能提高多光谱遥感图像的分类的正确率。     

基于改进模糊ISODATA算法的遥感影像非监督聚类研究

F-ISODATA是一种有效的遥感图像非监督聚类算法.但是,最优迭代次数很难设定;一般遥感图像的数据量大,若迭代误差限取极小值,分类也很难实现.本文以某次迭代中"合并"和"分裂"都为零为求最优分类数的迭代条件,而不是预先设定迭代次数;取最大和最小隶属度取代每一个隶属度为比对特征值,提高了分类速度和精度;利用等效转换研究隶属度矩阵的迭代误差变化规律,得出变化速度趋于稳定时为求解最优隶属度矩阵的智能迭代控制,减少人为事先干预.最后,进行实验分析,结果显示整个改进的算法提高了分类的智能化,整体效果较好.     

基于多元局部二值模式的遥感图像纹理提取与分类

纹理信息已经广泛应用于遥感图像分类以提高地物识别的精度。为了描述多光谱遥感图像多个波段之间的空间信息变化规律,将新型纹理提取算法局部二值模式（Local Binary Pattern,LBP）扩展到多维空间以计算多元纹理。单波段纹理信息、多元纹理信息分别与光谱信息结合后用于遥感图像分类,并根据分类精度评价其有效性。实验表明,加入单波段或多元纹理信息的分类精度均比光谱分类有明显提高;基于多元LBP纹理的分类不仅避免了传统单波段纹理参与分类前进行波段选择的繁琐,其精度还能与基于单波段纹理分类精度最高者相当或者更高。     

基于松弛因子改进FastICA算法的遥感图像分类方法

多波段遥感图像反映了不同地物的光谱特征,其分类是遥感应用的基础.独立分量分析算法利用信号的高阶统计信息,去除了遥感图像各个波段之间的相关性,获得的波段图像是相互独立的.然而独立分量分析算法计算量太大,影响了其在多波段遥感图像分类上的应用.MFastICA算法可以改善FastICA算法的性能,减少计算量,但是同FastICA算法一样,其收敛依赖于初始权值的选择.在MFastICA算法中引入松弛因子,使算法可以实现大范围的收敛.应用BP神经网络对独立分量分析算法预处理后的图像进行自动分类,其分类精度比原始遥感图像的精度高,并且3种独立分量分析算法的最终分类性能相当.     

神经网络中处理鞍点的LMBP改进算法

针对目前神经网络中的Levenberg-Marquardt反向传播(LMBP)算法在训练过程中有可能迭代到鞍点的问题,提出一种能有效克服鞍点的LMBP改进算法。计算鞍点处雅克比矩阵的正特征值对应的特征向量并将其作为新的搜索方向。通过实例对比传统LMBP算法与改进LMBP算法的效果,证明改进的算法能有效地脱离鞍点并进一步收敛到极小点处。     

基于改进萤火虫算法的高光谱遥感多特征优化方法

目前,高光谱遥感影像分类时光谱信息使用较多,难以充分挖掘空间信息。针对该问题,提出一种基于改进萤火虫算法(Firefly Algorithm,FA)的高光谱遥感多特征优化方法。首先提取高光谱遥感影像的4种空间特征:局部统计特征、灰度共生矩阵特征、Gabor特征和形态学特征,并与波段选择的部分光谱波段组合,构建多特征集合;然后利用萤火虫算法对提取的多特征集合进行优化和特征选择,针对萤火虫算法收敛速度较慢问题,借鉴粒子群优化算法,引入随机惯性权重改进了萤火虫算法的位置更新公式;目标函数采用JM距离(Jeffreys-Matusita Distance)和Fisher Ratio。利用两组城市高光谱遥感数据进行了土地覆被分类研究,并将仅利用原始光谱信息进行波段选择的分类结果与利用多特征信息的分类结果进行了对比分析。实验表明:随机惯性权重可以提高FA特征选择的速度,且优化后的光谱与空间信息特征有助于提高城市土地覆被分类的精度,两组实验数据的特征优选结果统计均表明空间特征中的形态学特征被选择次数最多,局部统计特征和形态学特征相对于GLCM特征和Gabor特征更有助于高光谱遥感图像的分类。     

基于松弛因子的快速独立分量分析算法的遥感图像分类技术

多光谱遥感图像反映了不同地物的光谱特征,其分类是遥感应用的基础。独立分量分析算法利用了信号的高阶统计信息,对于多光谱遥感图像而言,算法去除了波段图像之间的相关性,获得的波段图像是相互独立的。但是独立分量分析算法有一个缺点,即计算量太大,影响了在多光谱遥感图像分类上的应用。M-FastICA算法同FastICA算法一样,它们的收敛依赖于初始权值的选择。通过在M-FastICA算法中引入松弛因子,使算法可以实现大范围收敛,得到更稳定的收敛效果。应用BP神经网络对独立分量分析算法预处理后的图像进行自动分类,其分类精度较原始遥感图像的精度均高,并且三种独立分量分析算法的分类性能也相当。     

基于半监督KFCM及邻域信息的遥感图像分类算法

针对传统的模糊C-均值在遥感图像分类时容易产生局部最优现象以及对噪声过于敏感等问题,提出了一种基于半监督、核函数及空间邻域信息的模糊C-均值遥感图像分类算法。该算法基于遥感图像的光谱特征空间,根据地物的地表反射率大小进行聚类;在聚类迭代过程中,考虑到像素单元空间邻域的相关性,根据空间邻域信息加权调整像素点的隶属度大小;引入了核理论,解决遥感图像分类的非线性问题,使用内核诱导距离取代原模糊C-均值中的欧氏距离,优化图像样本特征;算法还使用了半监督分类技术,充分利用少量的已知标记信息,达到提高分类精度的目的。实验结果表明,该算法能有效提高分类精度,有效抑制噪声干扰,减少了迭代次数和时间。     

基于反卷积高层特征的遥感地物图像分类

目前利用深度卷积神经网络提取图像底层特征后分类效果已比较优秀,但是对于数据量大、波段多、波段间相关性高的多光谱遥感图像并非完全适用。针对多光谱遥感地物分类中常常出现的Hughes现象,即当训练样本一定时,模型的预测能力随着维度的增加而减小,提出了一种结合高层特征空间和迁移学习网络的遥感地物图像分类算法,利用两层堆叠的反卷积网络来提取目标数据集的高层特征,利用VGG16模型的卷积层权重来构建迁移网络模型,将高层特征导入迁移网络中加强训练得到更加优越的训练模型,利用训练模型可对多光谱遥感数据集更加准确分类。实验结果表明,在Satellite、NWPU和UC Merced实验数据中,冰川、建筑群和海滩分类精度得到有效提高,达到92%左右,针对沙漠、岩石、水域等特殊环境遥感图像,总体分类精度提高5%左右。部分多光谱遥感数据的底层特征和中层特征在训练器中表现并不理想,波段的增多也会导致信息的冗余和数据处理复杂性的提高,反而高层特征在这部分数据中保留了地物信息的轮廓,能更好地适应分类器,得到更加优越的分类结果。     

基于流形学习的光学遥感图像分类

随着光学遥感图像技术的快速发展与广泛应用,对光学遥感图像的准确分类具有深远的研究意义。传统特征提取方式提取的高维特征中夹杂着许多冗余信息,分类过程可能导致过拟合现象,针对传统的线性降维算法不足以保持原始数据的内部结构,容易造成数据失真这一问题,提出基于流形学习的光学遥感图像分类算法。该算法首先提取出图像的SIFT特征,然后将流形学习运用于特征降维,最后结合支持向量机进行训练和识别。实验结果表明,在Satellite、NWPU和UCMerced实验数据中,冰川、建筑群和海滩分类精度得到了有效提高,达到85%左右;针对沙漠、岩石、水域等特殊环境遥感图像,分类精度提高了10%左右。总而言之,基于流形学习的分类算法对通过降维之后的数据能够保持在原高维空间中的拓扑结构,相似特征点能得到有效聚合,预防了"维数灾难",减少了计算量,保证了分类精度。     

基于特征整合的卷积神经网络草地分类算法

为提高遥感影像草地分类的精度,分析了卷积神经网络中提取图像特征的特点,提出了一种基于特征整合深度神经网络的遥感影像特征提取算法。首先,将遥感影像数据进行PCA白化处理,降低数据之间的相关性,加快神经网络学习的速率;其次,将从卷积神经网络中提取到的浅层特征和深层特征进行双线性整合,使得整合后的新特征更加完善和优化;最后,对遥感数据进行训练,由于新特征中有效信息的增加,使得特征表达能力得到提高,达到提高草地分类准确率的目的。实验结果表明:该算法能够有效地提高草地分类的准确率,分类精度达到94.65%,相较于卷积神经网络、BP神经网络和基于SVM的分类算法分别提高了4.3%、10.39%和15.33%。     

面向基元的MapGIS-RSP遥感信息提取系统

传统的基于像元的影像分类方法,由于忽略了影像的空间语义和纹理结构等信息,分类结果难以满足当前科研和工程应用的需要。MapGIS-RSP遥感信息提取系统通过新的面向基元的影像分析方法,基于遥感影像的光谱和空间两方面特征进行模糊逻辑推理分析,实现对高空间分辨率遥感影像的信息提取。     

利用概率主题模型的遥感影像半监督分类

土地覆盖是自然环境与人类活动相互作用的中心,而土地覆盖信息主要是通过遥感影像分类来获取,因此影像分类是遥感影像分析的最基本问题之一。在参考基于概率主题模型的高分辨率遥感影像聚类分析的基础上,通过半监督学习最典型的生成模型方法引出了基于概率主题模型的半监督分类（SS-LDA）算法。借鉴SS-LDA模型在文本识别应用的流程,构建了基于SS-LDA算法的高分辨率遥感影像分类的基本流程。通过实验证明,相对于传统的非监督分类与监督分类算法,SS-LDA算法能够获取较高精度的影像分类结果。     

SOM神经网络改进及在遥感图像分类中的应用*

针对自组织特征神经网络自身算法的特点和缺陷,采用遗传算法对网络进行改进,形成了基于遗传算法的自组织特征神经网络,并从输入向量、竞争层神经元数量设置和初始权向量设定三方面,结合遥感图像的特性对自组织特征映射网络遥感图像分类的方法进行了改进。将该方法应用于择西安地区的ETM+卫星遥感图像进行分类试验,结果表明,基于遗传算法的自组织特征映射网络使得遥感图像的分类精度更高,且该算法实现简单,具有一定的工程应用价值。     

基于分流的高光谱遥感图像超分辨重建

高光谱图像（hyperspectral image,HSI）每个像素包含大量光谱带,而HSI的空间分辨率较低。高光谱图像超分辨率技术可以有效提高空间分辨率。为了解决高光谱遥感图像的空间信息分布不均匀,超分辨率重建时占据相同计算量导致重建工作不够细化的问题,提出了一种多层级分流和细节增强的高光谱遥感图像超分辨率重建框架。即通过子图分流网络对高光谱遥感图像进行预先分流,改进带细节增强的多尺度Retinex算法对图像的高低频信息进行分离,再使用不同复杂程度的分支网络分别进行重建,重建工作更加细化具体,提高重建效果和性能。实验证明该方法可以在视觉质量、指标测量和分类应用方面优于传统的基于CNN的方法,在SRE和MPSNR指标方面分别提高了4.18%和9.35%。     

基于模糊双支持向量机的遥感图像分类研究

遥感图像的分类是研究土地利用变化的基础。传统的遥感图像分类方法存在运算速度慢、精度比较低和难以收敛等问题。提出了一种基于模糊双支持向量机的多类分类方法,将模糊技术引入到双支持向量机中,赋予不同样本以不同的模糊隶属度,然后将模糊双支持向量机推广到多类分类中,最后将新方法应用到遥感图像分类中。实验表明,新方法比传统的支持向量机多类分类方法有较高的分类精度,并且有较强的抗噪声能力,在运行时间上也是可行的。模糊双支持向量机是一种有效的遥感图像分类方法。     

基于半监督模糊C均值算法的遥感影像分类

遥感影像数据因其固有的不确定性与复杂性,导致传统的无监督分类算法难以对其准确建模。基于模糊集理论的模式识别方法可以有效地表达数据的模糊性,其中二型模糊集能更好地刻画类间多重不确定性,而半监督法可以利用少量先验知识来解决算法对数据的泛化性问题,因此提出一种基于半监督的自适应区间二型模糊C均值遥感影像分类方法（SS-AIT2FCM）。首先,结合半监督和进化论思想,提出一种新的模糊权重指数选取方法,以提升自适应区间二型模糊C均值聚类算法的鲁棒性与泛化性,使算法更适用于光谱混叠严重、覆盖面积大、地物丰富的遥感数据分类;然后,通过对少量标记样本的软约束监督,对区间二型模糊算法迭代过程进行优化指导,来挖掘数据的最优表达。实验选用了北京颐和园区域的SPOT5多光谱遥感影像数据和广东横琴岛区域的Landsat TM多光谱遥感影像数据,对现有流行的模糊分类算法和SS-AIT2FCM的分类结果进行了比较。结果表明,SS-AIT2FCM获得了更高的分类精度与更清晰的类别边界,且有较好数据泛化能力。     

基于双注意力机制的遥感图像目标检测

针对遥感图像在复杂背景下小目标检测精度较低的问题,提出一种基于双注意力机制模型的SSD检测算法。该算法在前端特征提取网络中引入双注意力机制模型,强化低层特征图中小目标的有效特征信息并抑制冗余的语义信息,实现自适应特征学习;并在空间注意力模型中引入空洞卷积,保证卷积核感受野的同时减少了网络参数。引入Focal loss损失函数作为改进算法的分类损失函数,改善网络在训练过程中样本失衡的问题,增加正样本与难样本在训练时的权重比例,提升算法的检测性能。对遥感图像数据集NWPU VHR-10进行检测的结果表明,本文的改进算法在保证检测速度的同时提高了检测精度。与传统SSD算法相比,改进SSD算法的mAP提高了2.25个百分点,达到79.65%。