基于粒子群算法的全极化SAR图像非监督分类算法研究

提出了一种基于H/α/A和粒子群优化(PSO)算法的全极化SAR数据非监督分类方法。该方法利用H/α/A对全极化SAR数据进行基于散射机理的初分类,计算各类别的聚类中心,并利用计算结果对PSO算法进行初始化,然后采用PSO对极化SAR数据进行迭代分类。在运算过程中,引入了基于最大似然准则的复Wishart距离,以提高分类器的性能。实验结果验证了该算法的有效性,所提出算法的分类结果优于传统的Wishart-H/α/A分类方法。     

粒子群优化算法在全极化SAR影像非监督分类中的应用

极化SAR影像高维数以及高分辨率带来的大数据量特点使得影像分类的复杂度不断增加。粒子群优化(PSO)算法作为新型进化计算技术,具有强大的全局寻优能力。本文研究了一种基于PSO算法的极化SAR影像的分类方法。该方法首先利用H/α方法对数据进行基于散射机理的初分类;然后利用分类结果对PSO算法进行初始化;最后采用PSO对极化SAR数据迭代分类。实验采用NASA-JPL实验室的极化SAR数据以及中国电子科技集团X波段原型样机的高分辨率数据。结果表明,H/α-PSO分类方法较H/α-Wishart分类精度及目视效果均有所提高。     

一种改进的全极化SAR图像MCSM-Wishart非监督分类方法

针对H/Alpha/A-Wishart非监督分类算法存在的未充分提取SAR图像极化信息和分类精度低等问题,引入多分量散射模型(multiple-component scattering model,MCSM)分解,提出了一个适用于全极化SAR图像非监督分类的MCSM-Wishart算法。首先对全极化SAR图像进行MCSM分解,提取体散射、二次散射、螺旋体散射、表面散射和线散射极化信息,采用迭代自组织数据分析技术(iterative self-organizing data analysis technique,ISODATA)的非监督分类算法进行聚类;然后通过基于描述多视协方差矩阵的复Wishart分布的迭代分类得到分类结果。以南京溧水和盐城滨海湿地的ALOS PALSAR图像为研究数据,比较了H/Alpha-Wishart算法、H/Alpha/A-Wishart算法、MCSM-Wishart算法和监督-Wishart算法4种分类方法。研究结果表明,MCSM-Wishart分类算法在效率、总体准确率和Kappa系数等指标上均较原始分类器有一定的提高;将ISODATA聚类算法应用于复Wishart分布的迭代分类器中,可有效提高分类的精度。     

RADARSAT-2全极化SAR数据地表覆盖分类

全极化合成孔径雷达(SAR)能够测量每一观测目标的全散射矩阵,但地物分布的复杂性往往造成不同地物具有相似的后向散射信号特征,因而增加了地物信息提取的难度。文中基于北京地区的RADARSAT-2全极化雷达数据,在图像处理的特征分解的基础上,利用PolSARPro软件提取包含地物散射机理信息的各种极化参数,按H-α、A-α、H-A对全极化SAR影像进行基于散射机理的分类,继而将分类结果作为Wishart H/A/α、Wishart H/α的初始类别划分。最后,采用决策树分类算法对基于Wishart分布的监督分类及以上两种分类算法进行融合处理,从而实现地物的分类,并将分类结果与经典的分类算法进行对比分析,验证了文中方法的有效性。     

基于权重散射特征的FSVM算法在极化SAR影像分类中的应用

提出了一种基于权重散射特征的模糊支持向量机的极化SAR数据监督分类方法。首先,对极化SAR数据进行H/SPAN/A/α散射特征提取;其次,根据样本可分离度设置最佳散射特征权重参数C,得到最优分类输入数据(H/6SPAN/A/α);最后,利用FSVM算法对数据进行监督分类。实验结果证明,所提出的FSVMH/6SPAN/A/α分类结果优于FSVM-H/SPAN/A/α。     

基于Freeman散射熵和各向异性度的极化SAR影像分类算法研究

极化SAR影像中阴影、水体和裸露的耕地3种地物类型有非常相似的极化散射特性,常规基于非相干分解的分类方法难以将其有效地区分。对此,本文引入基于Freeman分解的散射熵Hf和各向异性度Af两个特征参数,并将其用于极化SAR影像分类。首先利用Hf和Af参数将阴影和水体提取出来,然后将其他地物按散射机制分为3大类,并对每一类再次利用Hf和Af参数进行细分,最后通过基于Wishart分布的聚类和迭代分类,得到最终的分类结果。通过利用Radarsat-2在河南登封获取的全极化SAR数据进行试验,表明该算法执行效率高,能够有效地区分阴影、水体和裸露的耕地,并且对其他地物类型也有很好的分类效果。     

利用极化目标分解和WMRF的全极化SAR图像分类方法

提出了一种新的全极化SAR图像非监督分类方法,该方法将H/Alpha/A分解与马尔科夫随机场(Morkov rondom field,MRF)相结合。首先,根据地物的散射机制进行H/Alpha/A分解得到初始分类;然后,由基于Wishart分布的最大似然法迭代聚类更新分类结果;最后,结合WMRF(Wishart Markov randomfield)方法,由迭代条件模型法求取最大后验准则下的分割结果。NASA/JPL实验室的数据结果表明,该算法具有较好的分类效果,并获得了较高的分类精度。     

基于高分三号极化SAR数据的农作物散射特性分析及分类

高分三号卫星是我国首颗多极化的高分辨率C波段SAR卫星,其于2017年1月正式交付用户使用后,主要被用于海洋遥感方面的研究。而极化SAR对于农作物的结构特征十分敏感,适合于农作物监测及分类。文中首次利用高分三号的极化SAR数据分析不同农作物的极化散射特性,然后利用H/α-wishart分类和H/A/α-wishart分类方法对湖南省岳阳县洞庭湖实验区域的高分三号极化SAR数据进行分类。整体分类精度高于85%,Kappa系数大于0.8。实验结果表明,高分三号全极化数据能够较好地表征农作物的散射特性,并可用于极化SAR农作物分类研究。     

机载X波段极化干涉SAR数据非监督分类方法研究

针对经典极化分类算法在处理机载X波段SAR数据时将过多地物分为体散射类型,并且容易受噪声影响,分类结果存在大量误分现象的问题,通过对机载X波段SAR数据非监督分类方法的研究,提出将极化干涉信息用于机载X波段极化干涉SAR数据的分类。通过运用极化干涉数据进行目标分解得到参数A1和A2对数据进行初始分类,然后结合改进的Wishart最大似然分类算法来进行地物的自适应分类。实验结果表明,该方法能有效避免平地效应的影响,抗噪性好,能正确区分三种典型散射类型,分类效果明显优于极化分类效果。     

一种利用Cloude-Pottier分解和极化白化滤波的全极化SAR图像分类算法

提出了一种新的基于Cloude-Pottier分解和极化白化滤波(PWF)的全极化SAR数据分类算法。该算法利用PWF的结果来代替反熵A对复WishartH/α分类结果进行进一步细化,按PWF的值将复WishartH/α分类结果由8类分为16类,然后再次进行Wishart迭代分类。实验结果表明,该算法能有效地提高分类精度,分类结果明显优于常规的复WishartH/α分类结果和复WishartH/α/A分类结果。     

结合Singh四分量分解的高分三号全极化SAR影像分类

不同于一般分类算法基于像素统计的分类，忽略了地物的散射特性，文中提出了一种保持地物散射特性的分类方法。这种方法将Singh提出的Singh四分量分解与基于复Wishart分布的最大似然分类器相结合，对高分三号全极化影像进行分类。利用Singh四分量分解获得表面散射、体散射、二次散射和螺旋体散射，然后将前3种基础散射分别划分为多个聚类，根据复Wishart距离进行类间合并，直到获得指定类别数，输入复Wishart分类器进行迭代分类，最后进行类别合并获得最终分类结果。试验表明本文算法具有较好的分类效果且验证了利用高分三号全极化卫星数据进行影像分类的可行性。     

全极化SAR数据在地表覆盖/利用监测中的应用

SIR-C/X-SAR是运行在地球轨道上的第一个多波段(L、C、X)全极化(HH、VV、VH和HV)成像雷达系统,该系统具有极化测量和干涉测量功能。全极化雷达测量每一个像元的全散射矩阵,所获取的信息非常丰富。但是,由于这些极化合成图像具有较高的相关性,导致了图像信息提取精度的降低。本文基于新疆和田地区的SIR-CL波段全极化雷达数据,利用全散射矩阵的特点合成了HH-VV极化相关图像、极化度图像、目标增强图像和相位差图像。这些图像相关性小,地表覆盖信息丰富,提高了全极化SAR数据在实验区信息提取的准确度。     

基于多分辨率层次分类的机载LiDAR点云滤波方法

针对复杂地形环境滤波的需求,提出一种具有较强抗差稳定性的多分辨率层次分类滤波算法。该方法首先对原始点云数据进行格网化,主要通过设置格网分辨率值将数据分为3个层次,在每一层通过改进的局部最小值法选取初始地面种子点;然后利用薄板样条函数迭代内插生成栅格曲面,根据定义的残差阈值判定方法,完成点云的分类;分离出的地面点作为下一次迭代的种子点用于构建栅格曲面。利用ISPRS提供的15个训练数据对该方法进行实验,将实验结果与8种经典滤波算法进行对比分析,证明该方法在适应不同地形环境方面具有较强的稳健性。     

利用SVM的全极化、双极化与单极化SAR图像分类性能的比较

支持向量机(SVM)以其在小训练样本时良好的分类性能,目前已广泛应用于多个领域.本文在极化SAR图像特征提取基础上,将SVM应用于极化SAR图像分类,定性和定量地比较了全极化、双极化和单极化SAR图像的分类性能,分析了不同的极化组合对分类结果的影响,并根据地物极化散射特性分析了分类精度差异的成因.实测极化SAR数据的实验结果表明,全极化数据能获得最好的分类性能,双极化次之,单极化最低,且在某些情况下,双极化与全极化分类性能接近.     

Improving Spectral–spatial Classification of Hyperspectral Imagery Using Spectral Dimensionality Reduction Based on Weighted Genetic Algorithm

This paper aims to improve the accuracy and the efficiency of high resolution land cover mapping in urban area. To this end, an improved approach for classification of hyperspectral imagery is proposed and evaluated. This approach benefits from both inherent spectral and spatial information of an image. The weighted genetic (WG) algorithm is first used to obtain the subspace of hyperspectral data. The obtained features are then fed into the enhanced marker-based minimum spanning forest (EMSF) classification algorithm. In this algorithm, the markers are extracted from the classification maps obtained by both support vector machine and watershed segmentation algorithm classifiers. For this purpose, the class’s pixels with the largest population in the classification map are kept for each region of the segmentation map. Then, the most reliable classified pixels are chosen from among the exiting pixels as markers. To evaluate the efficiency of the proposed approach, three hyperspectral data sets acquired by ROSIS-03, Hymap and Hyper-Cam LWIR are used. Experimental results showed that the proposed WG–EMSF approach achieves approximately 9, 8 and 6% better overall accuracy than the original MSF-based algorithm for these data sets respectively.     

Assessment of Nigeriasat-1 satellite data for urban land use/land cover analysis using object-based image analysis in Abuja,Nigeria

This study assesses the usefulness of Nigeriasat-1 satellite data for urban land cover analysis by comparing it with Landsat and SPOT data. The data-sets for Abuja were classified with pixel- and object-based methods. While the pixel-based method was classified with the spectral properties of the images, the object-based approach included an extra layer of land use cadastre data. The classification accuracy results for OBIA show that Landsat 7 ETM, Nigeriasat-1 SLIM and SPOT 5 HRG had overall accuracies of 92, 89 and 96%, respectively, while the classification accuracy for pixel-based classification were 88% for Landsat 7 ETM, 63% for Nigeriasat-1 SLIM and 89% for SPOT 5 HRG. The results indicate that given the right classification tools, the analysis of Nigeriasat-1 data can be compared with Landsat and SPOT data which are widely used for urban land use and land cover analysis.     

The improvement of an object-oriented classification using multi-temporal MODIS EVI satellite data

Abstract

This paper investigates the contribution of multi-temporal enhanced vegetation index (EVI) data to the improvement of object-based classification accuracy using multi-spectral moderate resolution imaging spectral-radiometer (MODIS) imagery. In object-oriented classification, similar pixels are firstly grouped together and then classified; the produced result does not suffer the speckled appearance and closer to human vision. EVI data are from the MODIS sensor aboard Terra spacecraft. 69 EVI data (scenes) were collected during the period of three years (2001–2003) in a mountainous vegetated area. These data sets were used to study the phenology of the land cover types. Different land cover types show distinct fluctuations over time in EVI values and this information might be used to improve object-oriented land cover classification. Two experiments were carried out: one was only with single date MODIS multispectral data, and the other one including also the 69 EVI images. Eight classes were distinguished: temperate forest, tropical dry forest, grassland, irrigated agriculture, rain-fed agriculture, orchards, lava flows and human settlement. The two classifications were evaluated with independent verification data, and the results showed that with multi-temporal EVI data, the classification accuracy was improved 5.2%. Evaluated by McNemar's test, this improved was significant, with significance level p=0.01.