多指标混合逐次投影高光谱图像降维算法

降维对于高光谱图像解译具有重要意义。基于二阶统计量分析的经典主成分分析方法在降维过程中会丢失小目标信号。为解决这一问题,本文中引入高阶统计量作为投影指标对主成分分析方法进行拓展,提出了一种基于不同统计量描述的混合逐次投影的高光谱图像降维算法。该方法在保持主成分分析优点的同时,有效结合了非正交向量投影的特点,可以在降维后的低维空间中保留异常信号成分。真实高光谱图像数据的实验结果证明,该方法相对于主成分分析可以提取更加完整的低维信号子空间。     

基于独立成分分析的高光谱图像数据降维及压缩

该文提出了一种以高光谱图像分析为目标的基于独立成分分析的高光谱图像降维和压缩方法。该方法首先通过独立成分分析提取高光谱数据的光谱特征实现高光谱图像降维,再对降维后的图像采用预测和自适应算术编码的方法进行压缩。对220波段和64波段高光谱数据的实验结果表明,该方法与基于主成分分析的降维相比,压缩比有所提高,特别是更有利于后续的分析处理,但峰值信噪比有所降低。     

高光谱图像基于像素结构的改进PCA算法

主成分分析法(PCA)作为一种常用的降维算法,被广泛的应用到如高光谱图像处理等需要进行大量数据处理的应用中。PCA的主要目的是利用正交变换,将具有相关性的高维数据的分量转换为线性不相关的新的成分变量,但当矩阵维数超过百万时候会造成严重的计算困难问题。本文针对PCA运算中协方差矩阵计算过程中内存调度的问题,提出了一种基于像素结构的改进的协方差矩阵计算方法,可以在确保与常规PCA具有相同性能的同时有效地降低计算所需的存储器规模。实验中分别采用传统PCA算法和改进算法对高光谱图像数据进行特征提取后利用支持向量机(SVM)进行分类,对比结果验证了改进算法的有效性和可靠性。     

基于改进2DPCA的红外图像人脸识别方法

红外成像具有抗干扰性强、独立于可见光源、防伪装等优点,这使得红外图像人脸识别可以在很大程度上弥补可见光人脸识别技术的缺陷和不足。结合红外图像人脸识别的特点,提出了一种基于改进2DPCA的红外图像人脸识别方法。在特征提取中加入Fisher思想,弥补传统2DPCA的缺陷。实验结果表明,这种识别方法不论从理论上还是从实验上都是可行的,具有良好的识别能力。     

基于图像欧氏距离的高光谱图像流形降维算法

提出两种基于图像欧氏距离的非线性降维方法.该方法利用高光谱图像物理特性, 将图像欧氏距离引入到传统的流形降维算法中.与其它应用于高光谱图像的降维算法相比, 该算法具有诸多优点.图像欧氏距离的引入, 在考虑高光谱图像本身的空间关系的同时, 很好地保持了数据点之间的局部特性, 可以实现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, 该算法应用于高光谱图像分类时, 与其它常见的方法相比具有更高的分类精度.     

基于FPGA的高光谱图像奇异值分解降维技术

为了解决高光谱图像维数高、数据量巨大、实时处理技术实现难的问题,提出了高光谱图像实时处理降维技术.采用奇异值分解(SVD)算法对高光谱图像进行降维,又在可编程门阵列(FPGA)芯片中针对这一算法划为自相关模块、特征求解模块、特征提取模块和降维实现模块4个模块进行编程实现、仿真和验证.仿真结果表明,高光谱图像降维后数据量为降维前的1/3,而降维后的分类像素点误差为0.2109%,证明了奇异值分解算法进行高光谱图像降维算法的有效性.     

基于光谱解译的高光谱图像奇异检测算法

奇异检测是高光谱图像的重要应用之一.针对目前研究中存在的问题,提出了一种新的基于光谱解译的奇异目标检测算法,用于高光谱图像处理.该算法利用光谱解译技术有效地实现了目标信息和复杂背景的分离,很好地抑制了背景对检测的干扰.解译后的误差数据仅包含丰富的目标信息且更好地服从高斯分布.利用主成分分析对解译误差数据进行变换,根据高阶统计量,定义局部平均奇异度来选择对于奇异检测最有效的主分量,并利用RX算子完成最终检测.为验证算法的有效性,利用真实的AVIR IS数据进行了仿真实验.结果表明该算法能够较大地改进经典RX算法的检测性能.     

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%。     

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。     

基于非负稀疏图的高光谱数据降维

为减少因大量的光谱信息带来的计算复杂及数据冗余带来的高光谱数据分类性能降低,该文提出一种非负稀疏图降维算法。首先,构建超完备块字典对高维高光谱数据进行非负稀疏表示。然后,根据块非负稀疏表示,分别构建内部非负稀疏图和惩罚非负稀疏图,基于单调递减函数定义边的权重以体现样本间的相似程度。最后,通过同时最大化异类和最小化同类非负稀疏重构样本间的距离,得到从高维到低维的最优映射关系,从而实现对高维高光谱数据的降维。AVIRIS 92AV3C高光谱数据上的实验结果表明,所提算法能以较少的训练样本获得较高的整体分类精度和Kappa系数。     

基于快速核独立分量分析的图像反光分离研究

透过玻璃对场景成像,图像由场景实像和反光虚像线性叠加而成,直接影响到图像分析处理和计算机视觉应用等,可采用盲源分离方法进行反光分离。图像成像过程中的非线性因素,会使线性独立分量分析(ICA)用于反光分离结果不够精确。采用基于Hilbert-Schmidt独立性判断准则的快速核独立分量分析(FastKICA)进行图像反光分离。实验表明,快速核独立分量分析用于图像反光分离,在分离精度和速度上优于线性独立分量分析和常规核独立分量分析(KICA)。     

基于边缘修正的高光谱图像超像素空谱核分类方法

本文提出了一种边缘修正的超像素空间光谱核分类方法,该方法能够有效解决构建空谱核时超像素方法提取的空间信息完全依赖于同一个超像素特征,边缘处像素空间信息刻画不准确这一缺陷,从而有效提升分类精度.首先本文提出一种固定窗口与超像素结合的同质区域选择方法,对提取的邻域像素进行赋权,将超像素中固定窗口外的像素权值置零,得到修正的空间光谱核;其次,进一步考虑相邻超像素之间的相关性,得到相邻超像素间的空间特征光谱核,并与上一步中的空间光谱核进行凸组合得到修正的超像素空间光谱核,最后采用支持向量机进行分类.真实高光谱数据实验结果表明：本文方法能有效克服超像素空谱核的空间信息不稳定性,分类精度优于现有的最新的分类方法.     

基于主成分分析和字典学习的高光谱遥感图像去噪方法

高光谱图像变换域各波段图像噪声强度不同,并具有独特的结构。针对这些特点,该文提出一种基于主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)和字典学习的高光谱遥感图像去噪新方法。首先,对高光谱数据进行PCA变换得到一组主成分图像;然后,对信息量较小的主成分图像分别采用基于自适应字典的稀疏表示方法和对偶树复小波变换方法去除空间维和光谱维的噪声;最后,通过PCA逆变换得出去噪后的数据。结合主成分分析和字典学习的优势,该文方法相对于传统方法对高光谱图像具有更好的自适应性,在细节得到保留的同时有效地抑制了斑块效应。对模拟和实际高光谱遥感图像的实验结果验证了该文方法的有效性。     

基于核主分量相关判别分析特征提取方法的目标HRRP识别

为有效提高雷达高分辨1维距离像目标识别系统的总体性能,需要对目标高分辨1维距离像进行特征提取,以得到具有最小信息损失、高可分性且低维度的目标特征,为实现该目的提出一种基于核主分量相关判别分析的特征提取算法。该算法基于目标高分辨1维距离像的统计特性,通过对核主分量分析中核函数的选择,实现对不同类型距离单元的特征提取。同时综合线性判别分析与典型相关分析理论构建新的准则函数,以实现特征空间中类内相关性与类间差异性最大化,同时减少目标特征中的冗余信息。利用实测数据进行实验,结果表明该方法提高了特征向量的可分性,降低了特征向量的维度,并且对该算法在不同强度杂波下的识别性能进行了分析,实验结果表明,该方法可以有效的提高目标高分辨1维距离像目标识别系统的总体性能。     

Improved Face Recognition Method Using Genetic Principal Component Analysis

An improved face recognition method is proposed based on principal component analysis(PCA) compounded with genetic algorithm(GA),named as genetic based principal component analysis(GPCA).Initially the eigenspace is created with eigenvalues and eigenvectors.From this space,the eigenfaces are constructed,and the most relevant eigenfaces have been selected using GPCA.With these eigenfaces,the input images are classified based on Euclidian distance.The proposed method was tested on ORL(Olivetti Research Labs) face database.Experimental results on this database demonstrate that the effectiveness of the proposed method for face recognition has less misclassification in comparison with previous methods.     

基于主成分分析的热图像序列盲源分离

在涡流脉冲热像技术中,高频涡流瞬时加热被测物体时,不同区域的热响应会发生混叠现象,这势必影响缺陷区域热响应信号的判别.本文以红外图像序列为观测信号,建立热响应信号的混叠模型;其次,利用不同区域的热响应彼此独立的特点,开展了基于主成分分析的盲源分离数据处理方法研究;最后,建立仿真模型研究了不同区域的热响应形态,采用了基于混叠向量和峰度系数定量分析主成分强化的区域.实验结果表明该方法能够实现不同生热区域的盲源分离,为缺陷的特征提取和识别提供了理论支撑.     

基于分段主成分分析与波段比的鸡胴体表面粪便污染物检测

以鸡胴体为研究对象,应用高光谱图像技术结合分段主成分分析和波段比等数据处理方法来检测鸡胴体表面粪便污染物。首先采集400~1000 nm的鸡胴体表面高光谱图像;然后应用分段主成分分析获得7个特征波长(520.64,542.12,561.61,577.04,595.6,703.82和852.1 nm),并以577.04/520.64 nm波段比图像和852.1/703.82 nm波段比图像进行一次波段加运算后的图像作为检测鸡胴体表面粪便污染物的特征图像;最后运用阈值分割和数学形态学完成粪便污染物的提取。实验结果表明,对60个鸡胴体样本进行检测,盲肠、直肠和十二指肠粪便污染物检测正确率分别为100%,100%和96%,检测总正确率为93.3%。