基于波段选择的高光谱遥感影像分类

针对高光谱数据波段众多、数据量较大的特点,提出了一种基于波段选择的高光谱遥感影像分类方法,以北京昌平小汤山地区高光谱遥感数据为例,分析了各波段的信息含量和相邻波段的相关性,采用子空间划分、自适应波段选择的方法,实现了特征波段的选择。针对农村道路和空地、柏油路和居民地间的同谱异物现象,利用J-M距离模型判别其类间的可分性,获得了最佳波段组合,最后采用支持向量机分类器进行分类。结果表明,采用波段选择的方法能有效地提高高光谱数据的分类精度。     

一种基于分形维数的高光谱遥感波段选择算法研究

随着高光谱遥感的发展及其应用的拓展,针对高光谱遥感数据特点的信息处理技术成为高光谱发展的一个重要问题。在常规降维算法的基础上,基于分形理论分析高光谱遥感影像的空间结构特征,并以分形维数作为衡量波段质量的一个指标,设计最优波段指数进行影像最佳波段组合选择。通过与其他常用的波段选择算法的比较,表明该算法具有较好的效果,能够有效应用于波段选择。     

一种基于核偏最小二乘法的高光谱影像最佳波段选择方法

最佳波段选择是高光谱影像降维的常用手段,将本征维数估计与核偏最小二乘法,相结合,提出一种基于核偏最小二乘法的最佳波段选择方法。首先利用自适应最大似然法估计高光谱数据的本征维数;然后将核方法引入到偏最小二乘法中,利用核偏最小二乘法对高光谱影像进行最佳波段选择,所需选择的波段数即为本征维数。实验分析表明,与其他最佳波段选择方法比较,本文方法输出的最佳波段用于地物分类,取得了较高的分类精度。     

基于无人机高光谱影像波段选择的薇甘菊分类

薇甘菊是危害最严重的外来入侵物种之一,其生长与传播极其迅速,对我国森林生态系统造成了严重破坏,相关管理部门需要一个有效的薇甘菊监测手段。传统人工调查方式需要投入大量的人力物力,成本高昂、效率低下;近年来快速发展的高光谱遥感技术为薇甘菊的监测提供了新思路。本文以无人机搭载的Nano-Hyperspec高光谱仪获取的广东省增城林场遥感影像数据为基础,对高光谱数据进行几何校正、影像降噪处理、辐射定标及坏带波段剔除等影像预处理;运用最佳指数因子法（OIF）、自适应波段法（ABS）、自动子空间划分（ASP）与自适应波段相结合的波段选择法（ASP+ABS）3种方法进行波段选择,获取信息量较大且波段间相关性较低的特征波段组成薇甘菊分类最佳波段组合,生成3幅遥感影像;最后采用支持向量机方法（SVM）对生成的3幅不同遥感影像进行分类,以分类结果的精度评价3种波段组合对薇甘菊高光谱特征的响应程度,选出更能反映薇甘菊的光谱特征的波段组合。试验结果表明,针对Nano-Hyperspec遥感影像数据,使用OIF波段选择法,研究区内薇甘菊的制图精度和用户精度分别为74.62%、66.52%;使用ABS波段选择法,研究区内薇甘菊的制图精度和用户精度分别为74.37%、67.43%;使用ASP+ABS波段选择法,研究区内薇甘菊的制图精度和用户精度分别达到95.98%、92.98%,分类精度最佳,相较OIF法中薇甘菊的制图精度和用户精度分别提高了21.35%、26.46%,相较ABS法中薇甘菊的制图精度和用户精度分别提高了17.15%、19.3%。可见,本文使用的子空间划分与自适应波段相结合的波段选择方法相较其他两种波段选择方法能更好地反映薇甘菊的光谱特征,可为薇甘菊监测提供有效的技术手段。     

应用稀疏非负矩阵分解聚类实现高光谱影像波段的优化选择

针对高光谱影像数据高维性、高度相关性和冗余性等特点,提出应用稀疏非负矩阵分解聚类实现高光谱影像波段的优化选择。通过稀疏非负矩阵分解方法对高光谱影像进行稀疏化表示,同时顾及其可聚类的特性,在保留所选波段物理意义的基础上,得到波段选择后的高光谱影像降维数据。通过该方法对PHI-3高光谱影像进行波段选择的试验分析,应用聚类特征有效性分析波段聚类结果,并采用波段子集的信息量、相关性和可分性3类评价指标来验证方法的效果。最终,从运行效率和分类精度两方面证明了基于无监督聚类的稀疏非负矩阵分解对高光谱影像的波段选择的实用性。     

基于波段组合的高光谱数据湿地分类研究

对高光谱数据进行波段组合,可以减少信息量的冗余,提高数据的处理速度。对黄河口入海口湿地进行分类,对合理利用、开发保护该地区湿地资源具有重要意义。本文首先分析了“珠海一号”高光谱数据各个波段的信息量及波段之间的相关系数,然后利用最佳波段指数(OIF)方法选出波段组合B7-B8-B32,进一步在OIF基础上设置信息量与相关系数阈值,选出波段组合B7-B18-B32,实验结果证明分类精度提高了5.4%。最后,根据地物的光谱特征分析,选择光谱差异较大的波段进行组合B6-B13-B18,分类后精度比OIF筛选出的波段组合精度高12.6694%。经实验验证,结合地物光谱特征的波段组合可以大大提高分类精度。     

高光谱遥感影像优化分类波段选择

利用粗糙集关于属性依赖性公式,本文给出一种定义遥感影像波段间相似度的方法。通过模糊聚类,得到对高光谱遥感影像原始波段集合的模糊等价划分。在每个模糊等价波段组中,选择一个代表性波段完成对原始波段集合的初步降维。基于遗传算法并结合粗糙集理论,在降维后的波段集合中进一步进行的分类波段组合的优化选择。实验结果表明,本文给出的高光谱遥感影像优化分类波段组合选择方法是非常有效的。     

高光谱遥感影像优化分类波段选择

利用粗糙集关于属性依赖性公式,本文给出一种定义遥感影像波段间相似度的方法,通过模糊聚类,得到对高光谱遥感影像原始波段集合的模糊等价划分,在每个模糊等价波段组中,选择一个代表性波段完成对原始波段集合的初步降维,基于遗传算法并结合粗糙集理论,在降维中的波段集合中进一步进行的分类波段组合的优化选择,实验结果表明,本文给出的高光谱遥感影像优化分类波段组合选择方法是非常有效的。     

一种改进的高光谱遥感数据波段选择方法的研究

高光谱遥感数据波段多、数据量大的优点同样给数据处理带来了极大的困难,通过对已有常见波段选择方法的研究,发现其无法同时满足所选择波段相关性小、所含信息量大且光谱可分性好等要求。针对以上问题,本文提出了一种新的方法,综合使用了子空间划分、自适应波段选择和光谱可分性距离等方法,得到最优波段组合。     

高光谱图像波段选择的改进二进制布谷鸟算法

波段选择是高光谱遥感图像分类的重要前提,本文提出了一种用于高光谱遥感图像波段选择的改进二进制布谷鸟算法,通过使用混合二进制编码算法更新子代鸟巢和使用遗传算法交叉方式更新被发现鸟巢两个方面对二进制布谷鸟算法进行改进,找出在图像中起主要作用且相关性低的波段,实现对高光谱遥感图像降维。将本文算法运用于PaviaU数据集和AVIRIS数据集,并与二进制布谷鸟算法、二进制粒子群算法、最小冗余最大相关算法、Relief算法等进行对比分析。结果表明,改进二进制布谷鸟算法波段特征选择效率更高,且选取的波段更具代表性,能够较好地提高后续分类精度。     

加权概率原型分析的高光谱影像波段选择

高光谱遥感影像波段众多、相关性强,导致其实际分类应用计算量大且存在明显的"维数灾难"问题。本文提出加权概率原型分析方法来研究高光谱影像的波段选择问题。该方法考虑波段间的差异性,引入综合差异性度量指标来构造权重矩阵以改进传统原型分析模型;考虑稀疏系数的狄利克雷分布和高光谱成像过程的量子特性,引入贝叶斯框架理论来构建波段选择的优化模型。加权概率原型分析方法采用迭代优化的策略,利用交替方向乘积方法来依次求解两个凸优化子问题来得到局部最优的稀疏系数矩阵并实现波段子集的最优估计。基于两个公开的高光谱数据集,对比4种主流的波段选择方法(SpaBS、SNMF、ISSC、SSR)来验证提出方法的可靠性。实验结果表明,加权概率原型分析方法的总体分类精度高于其他4种方法,能够得到更好的分类结果图。本文提出的加权概率原型分析模型能够选择合适的波段子集来满足高光谱影像的高精度分类需求。     

利用可分离非负矩阵分解实现高光谱波段选择

高光谱影像波段众多且相关性强,导致分类存在信息冗余且计算量较大。提出了可分离非负矩阵分解方法来选取高光谱影像的代表性波段子集,在保证分类精度的同时降低计算量。该方法假设高光谱影像的波段集合具有可分离特性,改进传统非负矩阵分解模型,将波段选择转换为可分离非负矩阵分解问题,采用迭代投影方法来依次选取能够非负线性表达其他波段的代表性波段。在此基础上,利用两个公开高光谱数据集对比几种主流方法,采用定量评价和分类精度指标来综合评价所提的波段选择方法的效果。实验结果表明,可分离非负矩阵分解方法的分类精度高于其他几种方法,而且计算效率排名第2,能够选取合适的波段子集以满足高光谱遥感的应用需求。     

基于波段子集的独立分量分析的特征提取的高光谱遥感影像分类

针对高光谱影像数据具有波段众多、数据量较大的特点,本文提出了一种基于波段子集的独立分量分析(ICA)特征提取的高光谱遥感影像分类的新方法。以北京昌平小汤山地区的高光谱影像为例,根据高光谱遥感影像的相邻波段的相关性进行子空间划分,在各个波段子集上采用ICA算法进行特征提取,将各个子空间提取的特征合并组成特征向量,采用支持向量机(SVM)分类器进行分类。结果表明:该方法分类精度最佳(分类精度89.04%,Kappa系数0.8605,明显优于其它特征提取方法的SVM分类,有效地提高了高光谱数据的分类精度。     

基于高光谱的湿地植被分类研究

光谱特征的选择对于湿地植被的识别精度和效率有直接的影响。本文以萨克拉门托-圣华金三角洲为研究区,基于Hy Map航空高光谱遥感影像数据,分析湿地植被的一阶微分和二阶微分光谱特征。在上述分析的基础上基于均值置信区间的波段选择法对一阶微分、二阶微分进行波段选择,根据获取的有效特征波段构建特征集,利用C5决策树分类算法产生规则集,并对实验区的湿地植被进行了分类研究。结果表明:湿地植被的一阶微分、二阶微分能够突出不同湿地植被光谱曲线在不同波段的增速不同,利用均值置信区间的波段选择法能够对特征波段起到降维效果,根据降维后的特征波段采用C5决策树分类算法,可以实现湿地植被在物种水平上的识别,并达到较好的分类精度。     

高光谱图像的JM变换自适应降维

在无需先验标签样本的情况下,非监督降维可以有效简化高光谱图像的特征空间,避免目标分类中的霍夫效应。本文提出JM非线性变换优化的自适应降维模型来研究面向图像目标分类的高光谱波段选择问题。该方法考虑波段的信息量和独立性等两个重要因子,针对其测度方法的差异性问题,引入JM变换函数进行规范化优化。选用线阵高光谱和面阵显微光谱等两个图像数据集,在k最邻近和随机森林分类器下,进行了多组监督分类实验,结果表明,在Kappa系数、总体分类精度和平均分类精度上,本文方法均优于3种非监督方法MABS、InfFS和LSFS。说明本文提出的JM变换的自适应降维模型能够有效降低特征维度,满足高光谱图像分类的高精度要求。     

成像光谱数据特征选择及小麦品种识别实验研究

针对河北栾城获得的MAIS成像光谱仪数据用于小麦品种识别进行了特征选择和分类研究。利用遗传算法以JM距离为准则并结合实验区小麦的生物物理特性，进行了最佳波段选择；利用Fuzzy—Anmap分类器及选出的最佳波段对成像光谱数据进行了分类，区分出了4种小麦品种，小麦的总体分类精度超过97％。     

不同降维策略下的高光谱影像多特征分类

由于物体表面的空间分布通常是富有规律且局部连续的,在高光谱影像分类中应充分利用其光谱和空间信息。本文在对高光谱影像立方体进行降维处理的基础上,提出了一种联合空域和谱域信息的高光谱影像高效分类方法。首先,分别选用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)和正交投影波段选择(Orthogonal Projection Band Selection,OPBS)两种方法对原始高光谱数据进行预处理,获取降维后的影像数据。然后在其基础上提取扩展形态学特征(Extended Morphology Profiles,EMP)和地物表面纹理特征,组成联合光谱和纹理、形状结构特征。最后,采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类器对联合特征进行分类。针对不同真实高光谱数据集的实验结果表明,本文提出的方法运算效率高且具有令人满意的分类性能。     

基于聚类的高光谱图像非监督波段选择方法

非监督波段选择方法是高光谱图像降维的主要方法,但现有方法应用到实际高光谱图像分类时,分类精度并不理想。本文提出一种改进的基于聚类的高光谱图像非监督波段选择方法,主要通过对传统的K-means聚类算法进行两方面改进:一方面是相似性度量函数;另一方面是聚类中心的选取。然后,通过实验数据用支持向量机法(SVM)对所提算法及现有的三种非监督波段选择方法进行分类。最后,用总体精度(OA)和Kappa系数评价分类结果。表明本文所提方法在分类精度方面优于其他现有方法。     

高光谱图像子空间的波段选择

为降低高光谱遥感数据光谱空间的冗余度,提出一种快速的波段选择方法。该方法在波段子空间下进行,依次选择各子空间中方差最大的波段作为初始波段,设定目标函数,然后逐子空间替换波段使得目标性能更加优化,直至没有替换可以使得目标更优为止。在两个公开高光谱影像数据集上对比3种常用波段选择方法(ABC、AP、ABS)来验证提出方法的有效性,实验结果表明:(1)在印第安纳数据上,本文方法与ABC、AP、ABS所选波段子集相比平均相关性分别降低22.04%、52.61%、55.71%,最佳指数分别提高0.58%、51.73%、0.95%,总体分类精度分别提高0.16%、1.39%、23.07%,在搜索效率上与同类型的ABC方法相比提高6.61%—69.02%;(2)在帕维亚大学数据上,本文方法与ABC、AP、ABS所选波段子集相比平均相关性分别降低2.38%、0.51%、32.83%,最佳指数分别提高1.34%、17.97%、12.92%,总体分类精度分别提高0.31%、0.69%、8.53%,在搜索效率上与同类型的ABC方法相比提高19.13%—86.34%。本文提出的波段选择方法能够选择合适的波段子集满足不同的应用需要,是一种有效的波段选择方法。     

基于地表覆盖的TM影像波段选择定量分析算法应用研究

地表覆盖变化信息提取更加依赖丰富、准确、可靠的多时相、多层次、多分辨率、多源的数据,因此,为了获取地表覆盖的信息,必须要对影像波段进行优化组合。不同的波段组合对不同的地图显示的效果不同,多光谱影像合成需要进行波段组合优化,本文重点针对地表覆盖研究中经常采用的TM的多光谱数据的波段选择问题,对地表覆盖研究具有借鉴意义。