基于背景残差数据的高光谱图像异常检测算法

针对高光谱图像微小目标检测中存在的严重背景干扰问题,提出了一种基于背景残差数据的非线性异常检测算法.首先利用提取的背景光谱端元对图像各像元进行光谱解混,实现了目标信息和复杂背景信息的分离;接着将含有丰富目标信息的解混残差数据非线性映射到高维特征空间,可以充分挖掘高光谱图像波段间隐含的非线性信息,并在特征空间利用RX算子完成目标的检测,从而在抑制大概率背景信息的基础上有效地利用了高光谱图像波段间的非线性统计特性.为了验证算法的有效性,利用真实的AVIRIS数据进行了实验研究,并与经典RX算法、未抑制背景的特征空间核RX算法的检测结果相比较,结果表明基于背景残差数据的检测算法具有良好的检测性能和较低的虚警,且运算复杂度较低.     

利用背景残差数据检测高光谱图像异常

针对高光谱图像微小目标检测中存在的严重背景干扰问题,提出了一种基于背景残差数据的非线性异常检测算法.首先利用提取的背景光谱端元对图像各像元进行光谱解混,实现了目标信息和复杂背景信息的分离;接着将含有丰富目标信息的解混残差数据非线性映射到高维特征空间,可以充分挖掘高光谱图像波段间隐含的非线性信息,并在特征空间利用RX算子完成目标的检测,从而在抑制大概率背景信息的基础上有效地利用了高光谱图像波段间的非线性统计特性.为了验证算法的有效性,利用真实的AVIRIS数据进行了实验研究,并与经典RX算法、未抑制背景的特征空间核RX算法的检测结果相比较,结果表明基于背景残差数据的检测算法具有良好的检测性能和较低的虚警,且运算复杂度较低.     

基于光谱角背景纯化的高光谱异常检测算法

为了解决利用高光谱图像进行异常检测时结果不准确、虚警率较高的问题,提出了一种基于光谱角背景纯化的异常检测算法。该算法以局部RX算法为基础,根据光谱角距离分离出内外窗口间背景像元中的异常成分,得到纯化后的背景像元,然后进行异常检测。为验证算法的有效性,选取了两组机载可见光/红外光成像光谱仪真实高光谱数据进行仿真实验,并与经典的全局RX、局部RX算法进行对比。结果表明,与局部RX算法相比,该算法在两组数据下的曲线下面积分别提高了0.0317和0.0053。这些结果为下一步的研究方向提供了参考。     

核加权RX高光谱图像异常检测算法

提出了一种新的基于混合核函数的加权RX算法,用于高光谱图像异常检测.在将原始高光谱数据非线性映射到高维特征空间以挖掘高光谱图像波段间蕴含的非线性信息后,自适应地赋予特征空间RX算子中采样协方差矩阵各光谱向量相应的权值.权值的大小与光谱向量到质心的距离成反比,从而削减了协方差矩阵中异常数据比重,使加权协方差矩阵更好地表征背景数据分布.最后利用核函数性质将高维特征空间的内积运算转化为低维输入空间的核函数计算,并根据高光谱数据特点线性组合新型光谱核函数和径向基核函数以改善算法性能.为验证算法的有效性,利用真实的高光谱数据进行了仿真实验,结果表明该算法优于特征空间的RX算法,能检测到更多的异常目标.     

基于双边滤波的最优波段子空间高光谱异常目标检测

针对KRX方法对高光谱图像进行异常目标检测时存在检测效率低和虚警率高的问题,在充分分析高光谱图像数据特征基础上,本文提出一种最优波段子空间方法的高光谱图像异常目标检测算法。该算法首先利用双边滤波方法对高光谱图像进行全局滤波,充分利用双边滤波的优点,使得高光谱图像背景信息得到抑制;然后采用经典的自动子空间方法对高光谱图像进行波段子集划分;再利用联合偏度-峰度指标,在每个波段子集内选出最优波段;最后利用这些最优波段构成新的波段最优子空间,在此基础上,在最优波段子空间中利用Kernel RX算法进行异常目标检测,从而得到异常检测结果。本文利用真实的高光谱图像进行仿真验证,获得异常目标、检测的虚警数和ROC等检测结果。结果表明,该算法具有鲁棒性强、虚警率低和检测精度高等优点。     

基于决策级融合的RX高光谱影像异常检测算法

对高光谱影像的RX异常检测算法进行了研究。针对RX算法中对高维数据局部背景协方差矩阵估计存在较大误差的局限性,提出一种基于决策级融合的RX算子高光谱影像异常目标检测算法。首先,对同一场景下的可见近红外数据和短波红外数据分别运用经典的RX算子进行异常检测,得到初步异常检测的目标判决。在此基础上,利用传感器获取信息的冗余性和互补性特性,结合基于规则的决策级融合方法,得到最终的RX异常检测判决结果。在实测高光谱数据上进行了实验仿真,验证了本算法的有效性。     

基于四阶累积量的波段子集高光谱图像异常检测

针对由于高光谱图像光谱和空间分布的复杂性导致核RX算法检测性能不高这一问题,提出了基于四阶累积量的波段子集非线性异常检测算法。首先先依据各相邻波段间的相关系数,将原始图像数据划分为多组波段子集;然后,利用主成分分析(PCA)构造的正交子空间对各波段子集进行背景抑制,得到图像误差数据;在此基础上,再次利用PCA提取各波段子集的特征信息,使异常目标信息集中于前面几个波段;最后,提取各子集主成分中含有最大四阶累积量值的波段,构成最优波段子集,并与核RX算法结合进行异常检测。利用真实的AVIRIS高光谱图像对算法进行仿真,结果表明,本文算法检测精度高,虚警率低,性能明显优于核RX算法。     

基于混合噪声估计的高光谱图像异常检测方法

随着光谱分辨率越来越高,高光谱图像更容易受到噪声的干扰,直接用传统的检测算子会产生较高的虚警。针对RX算法存在较大噪声干扰的问题,提出了一种基于混合噪声评估的RX异常检测方法。首先对高光谱图像进行分块,利用滤波的思想选取均匀图像块;考虑图像光谱-空间信息,运用多元线性回归分析对均匀图像块进行混合噪声评估;然后将高光谱图像和混合噪声进行作差,消除噪声的干扰;最后运用RX算子进行异常检测。实验结果表明,该方法达到了消除噪声的效果,与RX和MNF-RX算法相比具有更好的目标检测性能。     

基于Fukunaga-Koontz变换的高光谱图像异常检测

高光谱图像异常检测算法通常是基于数据变换,在新的特征空间中进行的.针对WDEST算法没有使得异常目标和背景在新的特征空间中有较好的分离,提出了一种基于Fukunaga-Koontz(FKT)变换的高光谱图像异常检测算法.该算法利用FKT对高光谱图像局部窗口中数据进行变换,使得在新的特征空间中异常目标和背景有相同的特征向量和互补的特征值,较之WDEST算法得到了更好的分离,在有效提高检测概率的同时降低了虚警概率;经与RX算法比较表明,该算法对于较大异常有更好的适应性,并用真实数据进行实验证明了算法的有效性.     

基于视觉注意机制的UWB SAR叶簇隐蔽目标变化检测

在超宽带合成孔径雷达叶簇隐蔽目标检测中,传统的UWB SAR图像变化检测方法易受图像灰度值起伏和成像条件变化的影响,致使现有的变化检测算法的性能下降.本文根据人类视觉系统的生理结构和认知特点,提出了一种基于视觉注意机制的叶簇隐蔽目标变化检测算法.该方法使用视觉注意模型,将图像的多尺度特征信息融合为单幅视觉显著图像,并利用图像局部邻域信息和目标的空间相关特性对视觉显著图中视觉注意焦点进行分层筛选和变化检测.实验结果表明:本文中基于视觉注意机制的变化检测方法可以有效检测多时相UWB SAR图像中的叶簇隐蔽目标,较之传统的基于统计原理的变化检测方法,其检测速度更快,且对场景复杂的UWB SAR图像亦具有鲁棒性.     

一种基于视觉注意模型的可移动目标检测方法

提出了一种基于视觉显著性的目标检测算法,用于对位于地面上的车辆、飞 机等地面可移动目标进行检测和定位。针对地面可移动目标在场景中较小的特点,设计了一种用于对 目标检测进行引导的基于视觉注意机制的目标显著模型。首先,提取图像目标的颜色特征、强 度特征和方向Gabor特征,并将其结合起来用于计算显著图。然后以超像素为单位对 显著值进行计算,并结合人眼视觉敏感度对不同距离的超像素之间的差异进行加权处理。实 验结果表明,本文算法可以有效地检测并定位出复杂背景中的地面可移动目标。     

基于三维纹理分割的高光谱图像异常检测

一幅复杂背景的高光谱图像可以看成是由不同纹理组合而成,纹理的统计特性可以近似用高斯分布来描述。采用纹理分割实现复杂背景的分解,从而突破异常大小和形状的限制。采用三维高斯马尔科夫场来描述高光谱图像背景的分布特性,利用最大似然估计得出模型参数,以此参数为特征进行纹理分割,在各纹理上计算像素的统计特性,进行异常检测。     

Anomaly Detection for Hyperspectral Images Based on Robust Locally Linear Embedding

In this paper, anomaly detection in hyperspectral images is investigated using robust locally linear embedding (RLLE) for dimensionality reduction in conjunction with the RX anomaly detector. The new RX-RLLE method is implemented for large images by subdividing the original image and applying the RX-RLLE operations to each subset. Moreover, from the kernel view of LLE, it is demonstrated that the RX-RLLE is equivalent to introducing a locally linear embedding (LLE) kernel into the kernel RX (KRX) algorithm. Experimental results indicate that the RX-RLLE has good anomaly detection performance and that RLLE has superior performance to LLE and principal component analysis (PCA) for dimensionality reduction in the application of anomaly detection.     

基于区域增长的遥感影像视觉显著目标快速检测

针对传统视觉注意模型在遥感影像视觉显著区域检测中存在的计算复杂度高、检测精度低等缺点,提出了一种新的视觉显著区域快速检测算法。首先利用整数小波变换降低遥感影像的空间分辨率,从而降低视觉注意焦点检测的计算复杂度;然后在视觉特征融合中引入二维离散矩变换,生成边缘与纹理信息更为丰富的遥感影像显著图;最后在显著图分析中提出区域增长策略来获得视觉显著区域的精确轮廓。实验结果表明,新算法不仅有效降低了遥感影像视觉显著区域检测的计算复杂度,而且能够精确描述视觉显著区域的轮廓信息,同时避免了对整幅遥感影像的分割与特征提取,为今后的遥感影像目标检测提供了一定地参考价值。     

A bottom-up and top-down human visual attention approach for hyperspectral anomaly detection

Hyperspectral anomaly detection (HAD) is a branch of target detection which tries to locate pixels that are spectrally or spatially different from their background. In this paper, a visual attention approach is developed to leverage HAD. Traditional HAD methods often try to locate anomalous pixels based on spectral information. However, the spatial features of hyperspectral datasets provide valuable information. Here, we aim to fuse spatial and spectral anomaly features based on bottom-up (BU) and top-down (TD) visual attention mechanisms. Owe to the BU attention, spatial features are extracted by mimicking the primary visual cortex neurons functionality. Also, spectral information is obtained throughout a deep neural network that imitating the TD visual attention. The BU and TD approaches’ results are then integrated to provide both spectral and spatial information. The key findings of our results demonstrate the proposed method outperforms the six state-of-the-art AD methods based on different evaluation metrics.     

投影追踪方法在高光谱图像异常点检测中的应用

该文提出了一种基于投影追踪的高光谱图像异常点检测方法。它通过广义似然比检验(GLRT)模型构建二元检测算子,并利用观测数据估计出算子中代表背景的未知参数,而算子的关键参数-目标参数是通过投影追踪算法搜索异常点得到的。此算法消除了传统的基于多元统计模型的目标检测方法对先验信息的依赖,增强了算法的实用性。同时,投影追踪方法能有效的提取目标参数,进一步提高了异常点检测的效果。