基于卷积神经网络的遥感图像分类研究

遥感图像分类是模式识别技术在遥感领域的具体应用,针对遥感图像处理中的分类问题,提出了一种基于卷积神经网络(convolutional neural networks,CNN)的遥感图像分类方法,并针对单源特征无法提供有效信息的问题,设计了一种多源多特征融合的方法,将遥感图像的光谱特征、纹理特征、空间结构特征等按空间维度以向量或矩阵的形式进行有效融合,以此训练CNN模型。实验表明,多源多特征相融合能够加快模型收敛速度,有效提高遥感图像的分类精度;与其他分类方法相比,CNN能够取得更高的分类精度,获得更优的分类效果。     

基于卷积神经网络的青海湖区域遥感影像分类

科学准确的获取青海湖区域土地覆盖分类对于研究该区域生态环境变化有着重要的意义.本文使用30米分辨率的LandSat 8 OLI青海湖区域遥感影像数据展开相关研究,30米分辨率属于中等分辨率,当前中分遥感影像的分类方法尚存在特征提取困难、分类精度不高等问题.本文借鉴GoogLeNet Inception结构,设计并提出了一种卷积神经网络模型进行特征提取及分类,分析了用于样本生成的邻域窗口尺寸对分类结果的影响,并与最大似然分类和SVM分类方法进行比较.结果表明,在窗口尺寸为9×9时,CNN模型的总体分类效果最好,且CNN的分类结果明显优于最大似然分类方法和SVM.     

卷积神经网络在高光谱图像分类中的应用综述

高光谱图像(Hyperspectral Imagery,HSI)分类是高光谱图像处理和应用的一项重要工作.随着深度学习的不断发展,卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)日渐成为处理高光谱遥感图像分类问题的一个有效方法.首先对高光谱遥感图像分类任务进行了概述,分析了目前存在的问题...     

遥感图像飞机目标分类的卷积神经网络方法

目的 遥感图像飞机目标分类,利用可见光遥感图像对飞机类型进行有效区分,对提供军事作战信息有重要意义。针对该问题,目前存在一些传统机器学习方法,但这些方法需人工提取特征,且难以适应真实遥感图像的复杂背景。近年来,深度卷积神经网络方法兴起,网络能自动学习图像特征且泛化能力强,在计算机视觉各领域应用广泛。但深度卷积神经网络在遥感图像飞机分类问题上应用少见。本文旨在将深度卷积神经网络应用于遥感图像飞机目标分类问题。方法 在缺乏公开数据集的情况下,收集了真实可见光遥感图像中的8种飞机数据,按大致4∶1的比例分为训练集和测试集,并对训练集进行合理扩充。然后针对遥感图像与飞机分类的特殊性,结合深度学习卷积神经网络相关理论,有的放矢地设计了一个5层卷积神经网络。结果 首先,在逐步扩充的训练集上分别训练该卷积神经网络,并分别用同一测试集进行测试,实验表明训练集扩充有利于网络训练,测试准确率从72.4%提升至97.2%。在扩充后训练集上,分别对经典传统机器学习方法、经典卷积神经网络LeNet-5和本文设计的卷积神经网络进行训练,并在同一测试集上测试,实验表明该卷积神经网络的分类准确率高于其他两种方法,最终能在测试集上达到97.2%的准确率,其余两者准确率分别为82.3%、88.7%。结论 在少见使用深度卷积神经网络的遥感图像飞机目标分类问题上,本文设计了一个5层卷积神经网络加以应用。实验结果表明,该网络能适应图像场景,自动学习特征,分类效果良好。     

基于脉冲卷积神经网络稀疏表征的高分辨率遥感图像场景分类方法

遥感图像场景分类对土地资源管理具有重要意义,然而高分辨率遥感图像中地物分布复杂,图像中存在着与当前场景无关的冗余信息,会对场景的精确分类造成影响.对此,提出一种基于脉冲卷积神经网络(SCNN)稀疏表征的场景分类方法.从稀疏表征出发,利用脉冲神经元的稀疏脉冲输出特性,设计脉冲卷积神经网络,去除遥感图像中与场景无关的冗余信息,实现对图像的稀疏表征;提出基于脉冲输出交叉熵损失函数的反向传播算法,在该算法的基础上利用梯度下降训练脉冲卷积神经网络,优化网络参数,实现遥感图像场景分类;通过实验验证方法的有效性,将所提出方法应用于Google和UCM两个遥感图像数据集,并与传统的卷积神经网络(CNN)进行对比.实验结果表明,所提出方法可以对遥感图像进行稀疏表征,实现场景分类;相对于卷积神经网络,所提出方法在遥感图像场景分类任务上更具有优势.     

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。     

卷积神经网络在图像分类和目标检测应用综述

卷积神经网络具有强大的特征学习能力,随着大数据时代的到来和计算机能力的提升,近年来卷积神经网络在图像识别、目标检测等领域取得了突破性进展,掀起了新的研究热潮。综述卷积神经网络的基本原理,以及其在图像分类、目标检测上的研究进展和典型模型,最后分析了卷积神经网络目前的问题,并展望了未来的发展方向。     

改进的Fuzzy-Artmap网络在遥感图像分类中的应用

提出了一种新的神经网络RBF Fuzzy-Artmap网络,该网络由径向基(RBF)神经网络和Fuzzy-Artmap网络构成.因为在Fuzzy-Artmap网络结构中使用了RBF网络的学习方法,因此克服了RBF网络和Fuzzy-Artmap网络的缺点,具有在线增量学习的功能,且不受样本输入顺序的影响.将新型网络应用到遥感图像分类中,得到了满意的分类精度,是一种有效的图像分类方法.     

基于ResNet双注意力机制的遥感图像场景分类

针对基于传统机器学习遥感图像场景分类无法快速有效提取图像特征造成分类结果不准确的问题,提出一种基于注意力残差网络的遥感图像场景分类的方法,以残差网络为基准模型,在通道和空间两个维度上建立注意力模块,实验过程中对参数进行合理有效的设置,调整网络层数优化模型,达到对UC Merced Land-Use数据集的有效分类.实验...     

改进的基于通道注意力反馈网络的遥感图像融合算法

针对前馈卷积神经网络(CNN)感受野较小、获取上下文信息不足、其特征提取卷积层只能提取到浅层特征的问题,提出改进的基于通道注意力反馈网络的遥感图像融合算法.首先,通过两层卷积层分别初步提取全色(PAN)图像的细节特征和低分辨率多光谱(LMS)图像的光谱特征;其次,将提取的特征和网络反馈的深层特征相结合,并将其输入到通道...     

基于三通道卷积神经网络的纹身图像检测算法

针对纹身图像的特点和卷积神经网络（CNN）在全连接层对图像特征抽取能力的不足问题,提出一种三通道的卷积神经网络纹身图像检测算法,并进行了三方面的改进工作。首先,针对纹身图像的特点改进图像预处理方案;其次,设计了一个基于三通道全连接层的卷积神经网络进行特征提取,并对特征建立索引,有效地提高了网络对不同尺度下空间信息的提取能力,实现了对纹身图像的高效检测;最后,通过两个数据集验证了算法的泛化能力。实验结果表明,对NIST数据集所提预处理方案比Alex方案有总正确率提高0.17个百分点,纹身图像正确率提高0.29个百分点。在所提预处理方案下,提出的算法在标准的NIST纹身图像集上具有明显的优势,正确率从NIST公布的最优值96.3%提高到99.1%,提高了2.8个百分点;相对于传统的CNN算法,正确率从98.8%提高到99.1%,提高了0.3个百分点。在Flickr数据集上也有相应的性能提升。     

基于卷积神经网络的图像分类算法综述

卷积神经网络（CNN）是目前基于深度学习的计算机视觉领域中重要的研究方向之一。它在图像分类和分割、目标检测等的应用中表现出色,其强大的特征学习与特征表达能力越来越受到研究者的推崇。然而,CNN仍存在特征提取不完整、样本训练过拟合等问题。针对这些问题,介绍了CNN的发展、CNN经典的网络模型及其组件,并提供了解决上述问题的方法。通过对CNN模型在图像分类中研究现状的综述,为CNN的进一步发展及研究方向提供了建议。     

基于卷积神经网络和代价敏感的不平衡图像分类方法

针对不平衡图像分类中少数类查全率低、分类结果总代价高,以及人工提取特征主观性强而且费时费力的问题,提出了一种基于Triplet-sampling的卷积神经网络（Triplet-sampling CNN）和代价敏感支持向量机（CSSVM）的不平衡图像分类方法——Triplet-CSSVM。该方法将分类过程分为特征学习和代价敏感分类两部分。首先,利用误差公式为三元损失函数的卷积神经网络端对端地学习将图像映射到欧几里得空间的编码方法;然后,结合采样方法重构数据集,使其分布平衡化;最后,使用CSSVM分类算法给不同类别赋以不同的代价因子,获得最佳代价最小的分类结果。在深度学习框架Caffe上使用人像数据集FaceScrub进行实验。实验结果表明,所提方法在1∶3的不平衡率下,与VGGNet-SVM方法相比,少数类的精确率提高了31个百分点,召回率提高了71个百分点。     

数据异常情况下遥感影像时间序列分类算法

针对时序遥感图像数据异常时卷积神经网络对其分类性能较差的问题,提出了一种端到端的多模式与多单模架构相结合的网络结构.首先,通过多元时序模型和单变量时间序列模型对多维时间序列进行多尺度特征提取;然后,基于像素空间坐标信息,通过自动编码形式完成遥感图像的时空序列特征的构建;最后,通过全连接层和softmax函数实现分类.在...     

基于Kohonen神经网络聚类方法在遥感分类中的比较

设计完成和比较了基于Kohonen自组织网络的Kohonen聚类网络（Kohonen Clustering Network, KCN）、模糊Kohonen聚类网络（Fluzzy KCN, FKCN）和基于进化规划的Kohonen聚类网络（Evalutionary Programming based KCN, EPKCN）三种聚类算法在遥感土地利用/覆盖分类中的应用。结果表明三种非监督学习方法在进行遥感土地利用/覆盖分类过程中，在分类性能上有显著差异。EPKCN分类目视效果最好，单次迭代的速度最快；FKCN总的收敛速度最快；而按遥感土地利用/覆盖分类要求而言，EPKCN方法在三种分类方法中效果最好，因此可采用该算法进行遥感土地利用/覆盖的非参数分类。     

卷积神经网络在心拍类识别中的应用

心电图（ECG）心拍分类对心脏疾病的临床诊断具有重要意义,但是ECG四类心拍间数据不平衡问题严重制约着心拍分类性能的提升。针对这一问题,以卷积神经网络（CNN）为基础,首先在组合四类心拍等量数据基础上构建用于表达噪声及四类心拍间共性信息的通用CNN模型,接着以通用CNN模型为基础分别在四类心拍数据上构建四个更为有效表达对应心拍类别倾向性信息的类别CNN模型,最后综合四个类别CNN模型的输出判别心拍类型。在MIT-BIH心电图数据库上的实验结果显示,该方法的平均灵敏度为99.68%、平均阳性检测率是98.58%、综合指标是99.12%,显著优于二级联合聚类法在MIT-BIH心电图数据库上的分类性能。     

基于有效通道注意力的遥感图像场景分类

针对基于人工设计特征的方法不能提取高层次遥感图像信息以及以往利用VGGNet、ResNet等卷积神经网络（CNN）无法关注到遥感图像中显著分类特征的问题,提出了一种基于有效通道注意力（ECA）机制的遥感图像场景分类新模型——ECA-ResNeXt-8-SVM。为了建立高效模型,一方面,设计了嵌入ECA模块的深度特征提取网络ECA-ResNeXt-8,通过端到端的学习使网络更关注分类特征明显的通道;另一方面,利用支持向量机（SVM）代替全连接层作为已提取到的深度特征的分类器,从而进一步提高模型的分类准确率与泛化能力。该模型在实验数据集UC Merced Land-Use上的分类准确率达到95.81%,相较于使用SE-ResNeXt50与ResNeXt50网络,分别提高了6%与18%,且在分类准确率为75%时所提模型的训练时间比上述两个网络分别减少了82%与81%。实验结果表明,所提模型能够有效地减少模型的收敛时间并提升遥感图像场景分类的准确率。     

用于肺炎图像分类的优化卷积神经网络方法

目前,卷积神经网络（CNN）开始应用在肺炎分类领域。针对层数较浅、结构较为简单的卷积网络对肺炎识别的准确率难以提高的情况,采用深度学习方法,并针对采用深度学习方法时常常需要消耗大量的系统资源,导致卷积网络难以在用户端部署的问题,提出一种使用优化的卷积神经网络的分类方法。首先,根据肺炎图像的特征,选择具有良好图像分类性能的AlexNet与InceptionV3模型;然后,利用医学影像特点对层次更深、结构更加复杂的InceptionV3模型进行预训练;最后,通过知识蒸馏的方法,将训练好的"知识"（有效信息）提取到AlexNet模型中,从而实现在减少系统资源占用的同时,提高准确率的效果。实验数据表明,使用知识蒸馏后,AlexNet模型的准确率、特异性与灵敏度分别提高了4.1、7.45、1.97个百分点,且对图像处理器（GPU）占用相比InceptionV3模型减小了51个百分点。