基于特征提取的高光谱数据分类

目的提出高光谱数据的分类流程,以取高光谱数据对地物具有更高的光谱分辨率的优势,避其巨大数据量和波段间强相关性的弱势。方法应用辨别分析和决策面特征提取方法。结果减低了数据量,优化了高光谱信息。特征提取对高光谱信息优化处理十分有效,并达到了高维信息数据降维和高效利用的可行性。结论在一定的分类精度范围内,减低维数而不丢失信息,可以提高分类器的效能,实现高维遥感数据的优化处理和高效利用。     

基于离散小波变换的高光谱特征提取中分解尺度的确定方法

近年来,小波变换被成功地运用于高光谱数据的特征提取.其中的关键环节之一是如何确定合适的分解尺度,以获得较高的分类精度.文中提出一种改进的基于相关系数的小波分解最佳尺度的确定方法.该方法首先对高光谱影像进行多尺度小波分解,提取特征图像,然后,计算各个尺度的小波近似系数与原始光谱信号之间的相关系数,根据相关系数的变化趋势确定最佳分解尺度.通过两个高光谱数据验证所提出的方法,并与现有方法进行对比.实验结果表明,所提出的方法可较准确地确定最佳的分解尺度.     

基于支持向量机的高光谱遥感影像道路提取

为了从高光谱遥感影像中高精度提取各种线形道路,提出了基于支持向量机（SVM）的道路特征快速提取算法,首先利用PCA对高光谱影像进行合理压缩,由SVM模式识别理论推导出该算法具有快速精确提取道路网信息的能力,针对高光谱遥感影像高信息量和道路网复杂度高的特点,提出基于1Vm（一对多算法）的多种道路SVM一次性高精度提取的多分类策略,在提高精度的同时,兼顾了道路特征识别的效率。研究结果表明：SVM对线状道路模式判别能力比常规方法有更强的优势,对小样本的道路识别效果更加明显,从遥感影像中不仅能准确地辨别出道路的线形特征,还能识别出其材质和类型;该算法能同时识别出多种道路,执行效率更高。     

基于广义形态学的高光谱图像解混算法

综合利用像元的光谱和空间信息,提出一种基于广义形态学的混合像元分解算法。引入基准像元,避免形态学算子在像元排序规则和替换准则上存在的局限性。针对图像中不同类别交界处存在的交叉替换现象,广义开-闭算子采用修正能量函数作为距离测度进行计算。端元提取之后利用全约束最小二乘法进行丰度反演。利用矿物光谱的模拟数据和真实数据进行实验,结果表明,该算法无需先验信息便可自动进行混合像元分解,分解精度较高。     

采用双通道时间稠密网络的高光谱影像分类方法

针对多数高光谱影像分类方法提取信息不够充分导致分类准确率不够高的问题,提出了一种双通道时间稠密网络的高光谱影像分类方法。该方法利用时间卷积网络模型提取高光谱数据的光谱特征信息,利用稠密网络模型提取高光谱影像数据的空间信息特征,然后将两个网络各自提取到的特征进行融合,最后将融合后的特征送入Softmax分类器进行分类。在Pavia大学经典数据集上进行了仿真实验,将该方法分别同传统高光谱影像分类方法、单空间信息高光谱影像分类方法、单光谱信息分类方法进行了对比。实验结果表明,与多种经典分类方法相比,所提出的方法可以有效地从空间结构和光谱通道提取目标的特征信息,在常用的经典数据集上分类精度可达到99%分,较其他方法高出2%～3%。     

基于PHI高光谱影像的植被光谱特征应用研究

探讨了植被冠层的光谱反射特征和诊断性光谱吸收特征。从连续统去除的光谱吸收特征中获得了波段深度、连续统去除后微分反射比、波段深度比和归一化波段深度指数等光谱特征变量。应用染有病害的多时相小麦PHI（Pushbroom hyperspectral imager）航空高光谱影像数据，分析了小麦病害对小麦光谱的影响及其光谱特征；运用微分光谱特征分析了监测小麦病害的可能性。     

基于小波变换的岩心高光谱特征提取及波谱匹配方法

探讨岩心矿物高光谱特征提取和快速波谱匹配的方法.将小波变换应用于岩心高光谱的特征提取,以多尺度小波系数能量值为特征表示方法,以光谱角度匹配为矿物波谱匹配方法.针对湖北省大冶市鸡冠咀铜金矿的10条实测光谱,采用光谱角度匹配方法对实测波谱与标准波谱的多尺度小波系数能量值进行匹配,得到的矿物匹配结果与钻孔柱状图中的实际矿物完全吻合,验证了该方法的可靠性.多尺度小波系数能量值可以作为岩心高光谱的波谱特征,光谱角度匹配法在岩心高光谱的波谱匹配中同样具备适宜性.     

联合空谱信息的高光谱影像半监督ELM分类

针对高光谱影像处理应用中,标记样本往往数量较小且质量不均而未标记样本大量存在的问题,结合半监督学习方法,提出一种面向高光谱影像分类的半监督极限学习机分类算法.首先根据图理论,联合高光谱影像空间光谱信息,对标记和未标记样本共同构建无向加权图;然后,考虑平滑性约束和结构最小化原则,构造分类目标函数;最后,利用核方法求解最优参数,进而实现高光谱影像的半监督分类.采用该方法进行分类对比实验,结果表明:该方法能够有效利用未标记样本信息,提高小样本下的高光谱影像分类精度.     

基于稀疏保持拉普拉斯判别分析的特征提取算法

针对稀疏保持投影算法在特征提取过程中无监督和l1范数优化计算量较大的问题,提出一种基于稀疏保持拉普拉斯判别分析的快速特征提取算法.首先通过逐类主元分析(PCA)构造级联字典,并基于该字典通过最小二乘法快速学习稀疏保持结构;其次利用学习到的稀疏表示结构正则化拉普拉斯判别项达到既考虑判别效率又保持稀疏表示结构的目的;所提算法最终转化为一个求解广义特征值问题.在公共人脸数据库(Yale,ORL和扩展Yale B)的测试结果验证了该方法的可行性和有效性.     

基于深度极限学习机的高光谱遥感影像分类研究

高光谱遥感数据越来越普及并为人们广泛使用,基于高光谱遥感数据的地面物体精确分类是高光谱遥感技术的核心应用之一.针对高光谱遥感影像的分类问题,提出一种基于深度极限学习机(D-ELM)的分类方法.该方法利用一种新的深度学习模型——深度极限学习机对高光谱遥感影像进行分类,并与基于极限学习机(ELM)、支持向量机(SVM)、核极限学习机(ELMK)分类方法进行了比较分析.研究结果表明:相对于ELM、SVM、ELMK分类方法,D-ELM分类方法能够更加准确地挖掘高光谱遥感影像的空间分布规律,提高分类的准确度.     

基于位平面图像的人脸特征抽取

提出一种新的基于位平面图像的特征抽取方法.该方法通过对原始图像进行"位切片",将1幅图像分解为8幅位平面图像,然后针对不同的位平面图像的特点,对不同的单幅位平面图像和合成的位平面图像进行特征抽取,为从复杂的人脸图像中抽取出有效的鉴别特征提供了一种有效措施.ORL标准人脸库中的实验数据验证了该方法的有效性.     

基于核的快速特征抽取及识别方法

基于核技巧提出的新的非线性鉴别分析方法在最小二乘意义上与基于核的Fisher鉴别分析方法等效,相应鉴别方向通过一个线性方程组得出,计算代价较小,相应分类实现极其简便。该方法的最大优点是,对训练数据进行筛选,可使构造鉴别矢量的“显著”训练样本数大大低于总训练样本数,从而使得测试集的分类非常高效;同时,设计出专门的优化算法以加速“显著”训练样本的选取。实验表明,该方法不仅具有明显的效率上的优势,且具有不低于基于核的Fisher鉴别分析方法的性能。     

基于鲁棒鉴别特征学习的图像特征提取算法

为了增强图像特征鉴别力和鲁棒性,获取图像紧致特征表达是关键.现有的图像特征学习方法大多采用最大化L2范数的方式定义,导致其对噪声和异常值十分敏感.针对这个问题,提出了一种基于L2,1范数的鲁棒鉴别特征学习算法.该算法在数据预处理中加入了类内聚拢操作,使得同类样本尽可能靠近,减小了类内异常样本以及强噪声样本的影响;此外,...     

基于特征提取的健美操分解动作图像自适应识别方法

为了解决传统方法容易受运动速率、光照情况、遮挡、复杂背景等的影响,导致识别结果鲁棒性较差的问题,通过特征提取方法研究了健美操分解动作图像自适应识别问题。通过时间能量金字塔把视频序列划分成若干段,得到结果中动作并非全为健美操动作,含大量干扰信息,通过背景消减法对进行健美操运动的人体目标进行提取,进行进一步处理,得到人体轮廓的二值图像序列,求出轮廓外界矩形宽度和高度之比,依据宽高比获取关键帧,通过拉普拉斯法求解相邻差异帧与间的光流,降低背景杂波产生的影响。针对关键帧提取特征向量,通过相似性检测对待识别健美操分解动作图像和提取特征进行匹配,设定相似性阈值,将相似性高于阈值的图像作为识别结果。结果表明：所提方法对单人健美操视频数据库的识别准确率高,仅存在一定程度的混淆;所提方法对含不同场景的复杂数据库的识别准确性和其它方法相比最高。可见所提方法受外界环境干扰小,可保证高识别精度。     

基于多尺度特征提取的单目图像深度估计

在目前基于深度学习的单目图像深度估计方法中,由于网络提取特征不够充分、边缘信息丢失从而导致深度图整体精度不足。因此提出了一种基于多尺度特征提取的单目图像深度估计方法。该方法首先使用Res2Net101作为编码器,通过在单个残差块中进行通道分组,使用阶梯型卷积方式来提取更细粒度的多尺度特征,加强特征提取能力;其次使用高通滤波器提取图像中的物体边缘来保留边缘信息;最后引入结构相似性损失函数,使得网络在训练过程中更加关注图像局部区域,提高网络的特征提取能力。在NYU Depth V2室内场景深度数据集上对本文方法进行验证,实验结果表明所提方法是有效的,提升了深度图的整体精度,其均方根误差(RMSE)达到0.508,并且在阈值为1.25时的准确率达到0.875。     

kPCA特征提取算法的自动目标识别

分析了主成分分析（PCA）与核主成分分析（kPCA）的基本原理,比较了两者在处理数据方面的性能,得出了kPCA比PCA在处理非线性可分数据方面具有优势的结论．依据几何绕射理论（GTD）,通过Matlab仿真方法得到HRRP（高分辨距离像）数据,并以这些数据作为训练和测试样本,结合SVM分类方法,分别测试比较了基于4种不同核函数的分类识别性能,得出基于高斯核函数主成分分析的自动目标识别系统性能明显好于其他3种核函数的结论．     

基于核主元分析的滚动轴承故障混合域特征提取方法

为有效利用时域、频域、时-频域中各类具有显著类别差异信息的非平稳统计特征,提高滚动轴承状态监测和故障诊断的性能和效率,提出一种基于核主元分析的混合域特征提取方法.通过对原始信号分别生成时域、频域状态特征,并利用多分辨率小波分解生成时-频域状态特征,构建出144个表征原始振动信号特征的混合域特征集.采用核主元分析方法对其中能敏感地反映故障特性的特征进行二次非线性特征提取,按累计贡献率大于90％的标准,选取前11个核主元作为主要特征量,将其输入支持向量机分类器进行状态识别.仿真结果表明:混合域特征集比单个特征、单域特征能更全面准确地反映故障特性,核主元分析方法能有效降低输入特征维数,并确保输出特征具有较高的反映轴承运行状态的敏感性和适于模式识别的可分性;与通常使用的基于小波分解的特征提取方法相比,本文方法能更加准确有效地提取不同运行条件下滚动轴承不同类型不同程度的故障特征.     

基于自适应波段聚类PCA的高光谱图像压缩

对高光谱图像进行有效压缩已经成为高光谱遥感领域的研究热点。针对现有高光谱图像压缩算法谱间特性利用不够充分的问题,提出了一种自适应波段聚类PCA(principal component analysis)与JPEG2000相结合的高光谱图像压缩算法。算法采用基于吸引力传播聚类的方法进行自适应波段聚类,对聚类后的各个波段组分别进行PCA运算,最后利用JPEG2000标准对所有主成分进行编码压缩。对高光谱图像进行波段聚类,不仅能更有效地利用谱间相关性,提高压缩性能;还可以降低PCA的运算量。实验结果表明,该算法在相同压缩比下,其信噪比、异常检测、光谱角性能相比对比算法均有所改善。     

三维小波零块编码算法在超光谱图像压缩中的应用

提出了1种三维集合分裂嵌入式零块编码(3D SPEZBC)的超光谱图像压缩算法。该算法首先采用三维二进小波变换,有效地去除超光谱图像的空间和谱间相关性,然后对于所生成的每个二维子带利用基于集合分裂的方法进行零块编码,最后再采用基于上下文的自适应算术编码来进一步提高编码性能。3D SPEZBC编码算法不但可以提供较好的率失真性能,而且相对于3D EZBC编码算法可以节省大量的存储空间。实验结果表明,3D SPEZBC算法在各比特率下编码性能均明显优于3D SPECK,3D SPIHT和JPEG2000算法。