随机森林在高光谱遥感数据中降维与分类的应用

高光谱数据的特征数目庞大,而且波段之间存在冗余信息,对高光谱数据进行分类的成本较高,因此需要提取合适的特征达到提高效率的目的.随机森林作为一种热门算法,广泛应用于各种分类、特征选择等问题中,均取得了良好的效果.本文选择北京小汤山农业试验区的OMIS高光谱影像作为研究数据,利用随机森林算法计算每个特征的重要性指标并对其排序,针对面向精度和效率的特征选择策略,使用RF-RFE波段选择方法去除价值低的特征分别得到最佳波段组合,实现高光谱数据降维,进行随机森林、支持向量机分类.实验结果表明随机森林分类精度为72.82%,SVM分类精度为65.21%,随机森林分类器优于SVM,是一种较好的高光谱数据分类器.     

植被高光谱遥感分类方法研究

结合具体的OMISI高光谱遥感数据,对各种常用植被高光谱遥感分类方法进行分类训练,通过比较分类性能,得到各种方法在植被高光谱分类中的若干应用规律和分类过程中选择最优分类方法的一些技巧。在此基础上,提出将传统分类方法与基于光谱特征匹配的分类方法相结合对高光谱图像进行分类的方法。     

基于随机森林的数据分类应用研究

机器学习在近几年得到了迅猛的发展,其中随机森林(Random Forest)在决策树的基础上演变出来的一种机器学习方法,利用其可以进行数据建模,分类,预测等。探索了随机森林算法在数据预测上的应用,基于一个泰坦尼克乘客数据集,预测泰坦尼克号乘客的命运(是否生存)。此数据集包含了将近80%乘客的信息和生存状态,包含1 309个样本,每个样本包含14个属性。实验验证了随机森林算法在受试者工作特征曲线等方面表现较好,具有一定的参考性和可拓展性。     

基于改进随机森林的比特币用户地址分类方法

比特币作为第一个去中心化的加密货币,由于具有匿名性这一特点,被大量用在各种交易服务中,如博彩、跨境支付等,同时也被恶意交易所利用。目前比特币用户地址分类主要通过启发式聚类方法实现,受到比特币协议的变化影响,该方法对出现的新输出地址、单输入地址以及参与混币交易的地址无法分类,因此仅适用于现有比特币地址中很小一部分。针对该问题,本文提出一种基于改进随机森林的比特币地址分类方法,对区块链原始区块数据进行解析,直接提取用于机器学习的地址特征,进而学习一个随机森林分类器,能对任何一个没有标签的比特币地址进行分类,同时为了降低特征集中的冗余,对传统的随机森林进行改进以获取最终有助于地址分类的重要特征。实验结果表明,该方法可以准确地对比特币用户地址进行分类,仅仅需要14个重要特征。     

基于随机森林算法的城区土地覆盖分类研究

随机森林算法是一种高度灵活且易于使用的机器学习算法,目前在遥感影像分类中应用广泛。为了验证其在城市土地覆盖分类中的效果,本文对河南省洛阳市局部城区进行了土地覆盖分类实验,将Landsat 8(OLI)遥感影像的光谱波段、光谱指数和纹理特征相结合,构成多种特征组合进行随机森林算法分类比较,选择分类效果最佳方案,并与支持向量机方法进行比较。后利用随机森林算法对该组合特征变量高维数据进行降维处理,得到优化特征方案。实验结果表明:采用多源特征组合的随机森林算法的土地利用分类效果最佳,总体精度为90.54%,Kappa系数为0.890,比支持向量机方法的分类精度提高了3.1%;降维处理后的特征方案与随机森林结合在保证分类结果拥有高准确度的同时,减少了运算时间,实现了土地覆被类型信息的高效获取。表明随机森林算法在城区土地覆盖分类上有很好的适用性与稳定性。     

随机森林分类用于雷达信号预分选新算法研究

 现代战争中,雷达电子战环境越来越复杂,随着雷达种类的多样化和雷达脉间调制方式的复杂化,对信号分选的识别难度也愈加增大。本研究采用随机森林算法对脉冲描述字特征进行预分选,可自适应的对特征进行选择,并实现分类。随机森林由于可以自动进行特征选择,可对不平衡的数据进行误差平衡等优点,通过多决策树表决方式,可以迅速完成对大量数据快速训练。在脉冲丢失导致的部分特征损失的情况下,仍可以维持识别准确率。通过实验证明了本方法对雷达脉冲描述字特征进行预分选的有效性。     

基于随机森林和支持向量机的分类特征选择

由于数据具有海量、高相关性和非线性的特点,所以如何选择原始数据的本质特征,是关系到能否有效提高问题分类器推广能力的关键问题。本文讨论了目前基于所有特征以及词袋和词序列袋的特征选择方法,提出了采用随机森林和支持向量机(SVM)相结合的方法来进行特征选择。实验证明,此方法能够有效地选择分类特征,从而提升问题分类的效率和精度。     

基于随机森林的不平衡特征选择算法

数据高维不平衡是当前数据挖掘的挑战。针对传统特征选择方法基于类别平衡假设,导致在不平衡数据上效果不理想的问题,利用随机森林内嵌的变量选择机制,构造了一个新的不平衡随机森林特征选择算法IBRFVS。IBRFVS在平衡的取样数据上构造多样决策树,采用交叉验证方式获取单棵决策树的特征重要性度量值。各决策树的权重和特征重要性度量的加权平均决定了最终的特征重要性序列,其中,决策树的权重由该决策树与集成预测的一致性程度决定。在UCI数据集上的随机森林超参数选择和预处理对比验证实验中显示,四种超参数K经验取值中,当K的取值为特征数的平方根时,IBRFVS性能较为稳定且优于传统特征选择算法。     

基于随机矩阵的高光谱影像非负稀疏表达分类

考虑到常规的高光谱影像稀疏表达分类模型的不足,提出随机矩阵-非负稀疏表达分类模型来提高高光谱影像的分类精度.通过引入随机矩阵来改善传统稀疏表达分类模型中测量矩阵以更好满足限制等距特性条件,同时限定系数向量的非负性以提高重构系数的可解释性.基于两个不同的高光谱数据集,对随机矩阵-非负稀疏表达分类模型采用三种方法进行系数重构,并对比常规稀疏表达分类模型的分类结果.实验证明,所提的模型能够明显提高常规稀疏表达分类模型的分类结果.同时,随机矩阵的投影维数对分类精度的影响研究实验表明,较大的投影维数能够保证该模型用以提高高光谱影像的分类精度.     

基于随机森林的全波形点云数据分类研究

针对机载全波形数据,本文提出了一种基于随机森林法的点云分类算法,首先通过全波形分解获得振幅,回波次数,以及回波宽度3个特征,再结合本文中提出的特征提取方法,构建一个多维特征向量并进行特征选择,最后利用随机森林法将激光点云分为植被,地面部分以及建筑物三类.对比支持向量机分类方法,实验证明该方法具有很好的稳定性以及高效性,能够在城市区域取得很好的分类精度.     

基于分水岭的高光谱图像分类方法

近年来,高光谱图像的分类受到了广泛的关注,许多机器学习的方法都在高光谱图像上得到了应用,如SVM、神经网络、决策树等.为了提高分类精度,通常将图像的光谱信息与空间信息结合起来进行分类.本文提出了如何利用分水岭分割得到的空间信息来得到更精确的分类结果.首先利用分水岭得到图像区域信息,然后根据一个区域中是否含有训练样本而采取不同的策略得到该区域中所有点的类别.本文在两幅图像上分别用SVM和联合稀疏表示对该方法的有效性进行验证,实验结果表明该方法优于其他一些同类方法.     

基于卫星遥感图像的农作物分类算法

为提高遥感图像对农作物的预估精度和农业种植效率, 设计了基于卫星遥感图像的农作物分类算法。 以2018 年 7 月 30 日哨兵二号(Sentinel-2)卫星拍摄的高分辨率哈尔滨市农业示范基地卫星影像为实验数据, 在不同光谱波段内(含红边波段), 通过使用最大似然法、 支持向量机法、 神经网络法分别对影像中水稻、 大豆、玉米、 高粱等农作物特征进行提取、 分类, 获得到农作物分类图;将统计结果与真实的参数进行比较, 分析了相同算法下使用不同数据源, 不同算法使用相同数据源, 这两种情况下的分类精度与可靠性。 实验结果表明,通过神经网络法得到的分类结果精度最高, 可靠性最强, 适合于全国范围内推广。     

随机森林的融合模型在压井方法分类中的研究

针对井口压力控制作业中传统方法过度依赖专家经验和数学模型运算精度的问题,提出一种基于随机森林(Random Forest,RF)的多模型融合算法对压井方式进行分类判断。首先,将专家经验结构化、数据化,转化成可被机器学习模型使用的数据形式,同时,结合油气井的基础数据和工况参数,作为智能模型的重要参数来描述压井作业的特征空间;然后,将特征数据通过特征工程进行特征筛选、特征编码和特征选择等处理;最后,构建出基于随机森林的Stacking双层融合模型,实现压井方法的分类预测。通过实验验证,与单模型的机器学习算法相比,本方法具有更高的预测精度。     

基于人工神经网络的城市航空遥感图像植被分类研究

研究了一种基于模糊量化与多层前馈神经网络相结合进行多类别遥感图像植被分类的新方法.对分类指标 进行π隶属函数模糊量化之后,进行多层前馈神经网络(MLP)训练,再用训练后的MLP网络构成监督分类器,并 以宁波市彩红外航空遥感图像资料为数据源,选取园林区为试验区,对植被进行监督分类,分类精度达78%.研究 成果表明,该方法适用于多类别的遥感图像植被分类,其分类效果也较好.     

高光谱影像端元数目估计的HAHT模型

端元提取是高光谱遥感研究的重点内容之一,在高光谱影像信息识别、环境监测、资源探测和丰度反演等领域有着重要运用。为了实现有效的端元提取,如何准确估计（尤其是未知区域）高光谱影像中端元数目就显得更为关键,特别是在无人或境外地区的遥感探测方面极有实际价值。端元数目估计过多或者过少都会影响端元提取和混合像元分解的精度。本文基于谐波分析（Harmonic Analysis,HA）理论实现了高光谱影像有效去噪,并结合二元假设检验方法构建了一种高光谱影像端元数目估计的谐波分析假设检验（HA-Hypothesis Testing,HAHT）模型。通过AVIRIS和Hyperion高光谱影像的可行性分析与普适性验证,并与HFC（Harsanyi Farrand Chang）、特征值极大似然函数（Eigenvalue Likelihood Maximization, ELM）和最小误差高光谱信号辨识法（Hyperspectral Signal Identification by Minimum Error, Hysime）等常规的端元数估计算法应用成果相对比,表明HAHT模型所估计的端元数目与实际地物数具有更高的吻合度。同时,采用较成熟的连续最大角凸锥（Sequential Maximum Angle Convex Cone,SMACC）方法提取了端元波谱曲线,通过比较设置2（HFC估计数）、8（HAHT估计数）和14（Hysime估计数）不同端元数的提取结果,也证明HAHT模型在估计端元数目时具有较高准确性,以及较好的适用性和应用前景。     

一种改进的代价敏感随机森林算法

随机森林在分类不平衡数据时,容易偏向多数类而忽略少数类,可以将代价敏感用于分类器的训练,但在传统代价敏感随机森林算法中,代价函数没有考虑样本集实际分布与特征权重,且在随机森林投票阶段,没有考虑基分类器的性能差异。本文提出一种改进的代价敏感随机森林算法ICSRF,该算法首先根据不平衡数据集的实际分布构造代价函数,并将权重距离引入代价函数,然后根据基分类器的性能采取权重投票,提高分类准确率。实验结果表明,ICSRF算法能有效提高少数类的分类性能,可以较好的处理不平衡数据。     

高光谱遥感波段选择的非线性投影寻踪方法

针对高光谱遥感波段选择问题，提出了一种非线性投影寻踪指标，构造了投影寻踪迭代算法．对植被高光谱遥感图像的实验分析表明，该方法所选出的三个特征波段基本上相当于三个主成分方向所包含的信息量，特别是提高了易混类别的分类精度．