基于背景重建的高光谱图像异常检测

针对高光谱图像异常检测中背景信息与异常目标信息难以有效区分,背景预测精度不佳的问题,提出一种新的基于背景重建的高光谱图像异常检测算法。通过字典学习方法获取高光谱图像背景光谱字典,并利用该字典对待检测图像进行稀疏重建,得到预测背景图像。将预测背景图像与原始图像做差后得到残差图像,进而利用局部RX检测算法对残差图像进行遍历,实现异常目标检测。通过对真实高光谱图像场景进行实验,证明了算法的有效性。     

高光谱遥感图像异常检测研究进展

高光谱遥感图像异常检测即是对遥感图像中与背景存在显著光谱差异的像元进行识别,它在灾害预测和环境监测等领域具有很大应用价值.异常检测受到遥感学界的普遍重视,这些年来对异常检测开展的研究取得了不少成果.高光谱图像异常检测研究最初基于传统数据处理和信号分析方法,随着高光谱图像数据处理研究的深入及数据挖掘技术和智能学习方法等相关技术的发展,现在呈现智能和联合处理的新方向.文章对异常检测算法近来的研究进展进行的介绍以期为异常检测的相关研究提供一定参考.     

面向高光谱影像分类的改进局部切空间排列降维

提出多策略提升的局部切空间排列算法来解决常规局部切空间排列降维在高光谱影像分类中计算复杂度高的问题.通过引入随机映射来预先减少高光谱影像波段数,降低后续k-邻域和局部切空间构建的计算复杂度;采用递归兰索斯切分算法快速构建近似k-邻域,降低常规k-邻域构建的计算时间;采用快速近似奇异值分解算法提高全局排列矩阵的本征分解计算速度.利用两个不同的高光谱数据集,设计4组实验来分析多策略速度提升的局部切空间排列算法的计算性能和分类效果.实验证明,相比常规局部切空间排列方法,多策略提升的局部切空间排列方法损失约1%左右的总体分类精度却能够提高至少3倍的计算速度.     

SASI高光谱数据在油气勘探中的应用

以最新获取的准噶尔盆地吉木萨尔地区高光谱SASI数据为例,首先对该数据进行坏波段去除,大气校正以及波谱重建等预处理;然后对重建数据进行降维降噪,提纯和N维可视化,并且基于光谱特征吸收峰的光谱识别准则,提取出与贮藏油气有关的方解石和伊利石的光谱信息,最后运用混合调制匹配滤波技术对异常区填图.结合已有地质资料分析和野外验证,所提取出的蚀变信息与油气区地质情况基本吻合,准噶尔盆地为高光谱遥感技术勘探油气提供一定的地质依据.     

基于烃微渗漏的航空高光谱遥感蚀变信息提取

随着遥感技术的发展,运用烃类微渗漏遥感探测进行直接找油成为油气勘探的发展趋势。国内外众多学者的研究表明,烃类微渗漏会造成岩石、土壤和植被的异常并在遥感影像上得到表现。基于油气烃微渗漏理论,研究了土壤吸附烃、黏土矿物、碳酸盐矿物和二三价铁离子作为识别油气信息的光谱特征,通过对吉木萨尔地区SASI与CASI航空高光谱遥感数据进行处理与分析,使用混合协调匹配滤波(MTMF)方法完成了矿物蚀变填图,提取到研究区烃类微渗漏异常信息,为下一步的野外实地勘探提供了有效资料。     

基于粗糙集约简的水稻叶片叶绿素含量高光谱反演

利用高光谱技术可估测水稻冠层叶绿素含量,为水稻的长势遥感监测与农艺决策提供科学依据. 基于地面实测水稻叶片光谱数据,提出了一种粗糙集属性简约和支持向量回归相结合的叶绿素反演方法,解决了植被光谱指数相关性高易造成计算冗余以及降低水稻叶片叶绿素高光谱反演效率的问题. 首先选择18 个与水稻叶绿素含量相关性较大的植被光谱指数作为因变量,利用粗糙集约简植被指数数据空间得到含有6 个植被光谱指数的简约核;然后采用支持向量回归方法反演叶绿素含量. 基于全部指数反演及基于简约核指数反演的R2 分别为0.858 6与0.850 6. 因此,该方法与采用全部指数进行反演的结果相比,不但具有相当的反演精度,而且有效缩短了反演算法步骤及时间,为大数据处理提供了新的技术方法.     

基于线性光谱混合理论的高光谱图像压缩

为了以较小的压缩误差为代价解决高效压缩高光谱数据的难题,提出基于线性光谱混合理论的星上高光谱图像压缩算法.利用顶点成分分析求高光谱图像的端元向量,并根据信道容量选择端元数;基于线性光谱混合模型求各像元对应于端元向量的丰度值;用JPEG2000对端元向量和丰度值矩阵进行无损压缩.对AVIRIS高光谱图像的仿真结果表明:压缩比为80∶1时,原始光谱与解压缩重构光谱最大相对误差小于2.7%,最大光谱角余弦误差小于0.000 23,压缩性能优于现有算法;算法还能有效地抑制原始图像中的随机噪声.     

小波分析用于水稻叶片氮含量高光谱反演

针对叶片氮营养高光谱诊断中光谱弱信息提取困难的问题,利用小波对作物冠层光谱信号进行分解,提取光谱弱信息建立氮含量反演模型. 在东北平原长春市采集水稻冠层高光谱数据建立氮含量预测模型,并对该模型精度进行检验. 采用Daubechies小波系的Db5函数对水稻原始反射光谱和导数光谱进行8 层小波分解,选择不同尺度和位置的小波系数作为输入参数建立192 个反演模型,分析不同输入参数对模型精度的影响,从中选择对应较高模型精度的输入参数组合建立氮含量最佳反演模型. 实验结果表明,小波系数预测叶片氮素含量模型具有较高的估算精度,预测值与实测值的复相关系数最大为0.99,显著优于传统光谱指数的估算模型精度. 此项研究表明,小波分析在提取反射光谱弱信息反演作物生化成分方面有良好的应用前景.     

图Laplacian半监督特征加权用于高光谱波段选择

提出一种利用图Laplacian实现半监督波段选择的方法. 该方法首先将标记样本类别信息引入图Laplacian,接着通过广义特征值求解确定投影变换矩阵,最后采用载荷因子对变换矩阵进行系数分析,对波段重要性赋以权值并排序. 实验比较了多种波段选择算法,结果表明算法能更好地利用标记样本的类别信息和大量非标记样本中的局部结构信息,性能优于多种波段选择方法.     

基于端元提取的高光谱图像亚像元目标异常检测算法

针对高光谱图像异常检测因为背景复杂、存在亚像元目标而导致检测效果下降的问题,提出了一种新的检测方法。该方法首先对高光谱数据使用主成分分析法进行背景抑制,然后使用正交子空间投影方法进行端元提取,再使用光谱角度匹配技术进行异常检测。最后与其他两种检测方法比较,具有更好的检测效果,证明该方法的有效性。