面向对象的无人机遥感影像岩溶湿地植被遥感识别

以广西桂林会仙喀斯特国家湿地公园为研究区，以无人机航摄影像为数据源，综合利用面向对象的影像分析技术、随机森林算法、阈值分类方法和Boruta全相关特征变量选择算法进行岩溶湿地植被的遥感识别。结果表明：针对不同特征变量对岩溶湿地遥感识别的贡献率而言，光谱特征（DOM > DSM） > 纹理特征（DOM > DSM） > 几何特征 > 上下文变量；两个航摄影像数据集的总体分类精度都在85%以上，Kappa系数也高于0.85。本文研究结果对基于高空间分辨率无人机可见光影像的岩溶湿地植被遥感识别在特征变量选择、分割参数选择及方法选择方面具有一定的借鉴意义。     

基于自动搜索和光谱匹配技术的训练样本纯化算法

提出了一种基于局部自动搜索和光谱匹配技术的监督分类训练样本的纯化方法。该方法首先利用遥感影像中像元的灰度信息在图像上局部范围内自动搜索和选择最佳样区位置，然后利用光谱匹配的思想对寻找到的最佳样区在光谱空间上进一步纯化。实验结果证明，通过手工选择样区的辅助，该算法能够自动有效地搜寻到最佳样区的位置，并对最佳样区进行纯化处理。原始遥感图像经过本文的样区纯化算法处理后，无论是目视判读效果，还是分类后混淆矩阵的统计及分类精度，均优于纯化处理前的分类结果，具有一定的实用价值。     

高光谱影像空-谱协同嵌入的地物分类算法

针对传统高光谱影像地物分类算法大多仅考虑光谱信息而忽略空间邻近像元间相关性的问题,提出了一种空-谱协同嵌入(SSCE)降维算法和空-谱协同最近邻(SSCNN)分类器。首先,定义一种空-谱协同距离,并将其应用于近邻选取和低维嵌入;然后,构建空-谱近邻关系图来保持数据中的流形结构,并在权值设置中增大空间近邻点的权重以增强数据间的聚集性,提取鉴别特征;最后使用SSCNN分类器对降维后的数据进行分类。利用PaviaU和Salinas高光谱数据集进行试验验证,结果表明,与传统的光谱分类算法相比,该算法能有效提高高光谱影像的地物分类精度。     

加权空-谱联合保持嵌入的高光谱遥感影像降维方法

高光谱遥感影像数据量大、波段数多，容易导致"维数灾难"。传统流形学习方法一般仅考虑其光谱特征，忽略了空间信息。为此提出一种非监督的基于加权空-谱联合保持嵌入（WSCPE）的维数约简算法。首先采用加权均值滤波（WMF）方法对高光谱影像进行滤波，以消除噪点和背景点的干扰。然后根据遥感影像地物分布的空间一致性，通过采用加权空-谱联合距离（WSCD）来融合像素点的光谱信息和空间信息，有效选取各像素点的空-谱近邻，并根据像素点与其空-谱近邻点之间的坐标距离来有区别的利用其近邻点进行流形重构，提取低维鉴别特征进行地物分类。在PaviaU和Indian Pines数据集上的分类结果表明，总体分类精度分别达到了98.89%和95.47%。该方法在反映影像内部流形结构的同时，有效融合了影像的空间-光谱信息，故能提高影像特征的鉴别性，并提升分类性能。     

A modified stochastic neighbor embedding for multi-feature dimension reduction of remote sensing images

In automated remote sensing based image analysis, it is important to consider the multiple features of a certain pixel, such as the spectral signature, morphological property, and shape feature, in both the spatial and spectral domains, to improve the classification accuracy. Therefore, it is essential to consider the complementary properties of the different features and combine them in order to obtain an accurate classification rate. In this paper, we introduce a modified stochastic neighbor embedding (MSNE) algorithm for multiple features dimension reduction (DR) under a probability preserving projection framework. For each feature, a probability distribution is constructed based on t-distributed stochastic neighbor embedding (t-SNE), and we then alternately solve t-SNE and learn the optimal combination coefficients for different features in the proposed multiple features DR optimization. Compared with conventional remote sensing image DR strategies, the suggested algorithm utilizes both the spatial and spectral features of a pixel to achieve a physically meaningful low-dimensional feature representation for the subsequent classification, by automatically learning a combination coefficient for each feature. The classification results using hyperspectral remote sensing images (HSI) show that MSNE can effectively improve RS image classification performance.     

多层级二值模式的高光谱影像空-谱分类

利用高光谱遥感影像的空间纹理特征，可以提高高光谱遥感影像的分类精度。提出了一种多层级二值模式的高光谱影像空-谱联合分类方法。该方法将高光谱影像转化为局部二值模式特征图像获取像元微观特征，基于特征图像生成多层级特征向量获取像元宏观特征。为验证该方法的有效性，选取PaviaU、Salinas和Chikusei高光谱影像数据，利用核极限学习机分类器，分别针对光谱、局部二值模式、多层级二值模式等特征开展实验。结果表明，多层级二值模式空-谱分类总体精度分别达到97.31%、98.96%和97.85%，明显优于传统光谱、3Gabor空-谱等分类方法。该方法可为高光谱影像分类提供更加有效的类别判定特征，有助于提高影像分类精度并获取更加平滑的分类结果图。     

融合形状和光谱的高空间分辨率遥感影像分类

提出了一种像元形状指数及基于形状和光谱特征融合的高（空间）分辨率遥感影像分类方法。形状和光谱是遥感影像纹理的具体表现形式,尤其在高分辨率影像中地物细节得到充分表达,相邻像元的关系及其共同表征的形状特性成为分类的重要因素。本文用像元及其邻域的关系来描述其空间结构,同时为了更全面地利用影像特征,提出了基于支持向量机的形状和光谱融合分类方法。实验证明,该方法计算简便且能有效表达高分辨率影像的地物特征,提高分类精度。     

结合L0平滑和超像素的高空间遥感影像非监督分类

针对基于像元的非监督分类方法对高空间遥感影像分类时易形成“椒盐”噪声和产生大量错分、漏分的问题,提出了一种结合L0平滑和超像素的非监督分类方法．首先采用L0算法对高空间遥感影像进行平滑操作,减少大量图像噪声及冗余信息;然后采用简单的线性迭代聚类（SLIC）超像素方法处理平滑后图像,进一步抑制椒盐现象的同时降低处理复杂度,得到初始聚类图;最后采用K-means非监督分类方法得到最终分类结果图．为验证本文提出的方法,选取3景高空间遥感影像作为实验数据．试验结果表明,采用提出的方法能准确对地物分类,且总体精度分别达到了72.46％、77.55％和78.44％,Kappa系数分别达到0.788、0.779和0.779．提出方法能有效解决分类中存在的“椒盐”现象,可提高分类精度,对高空间遥感影像分类具有一定的参考价值．      

结合地形因子与分层策略的喀斯特地区无人机影像分类

西南喀斯特山区地形起伏较大,地物分布较为破碎,致使传统的光谱特征一次分类方法的精度较低。本文基于高分辨率无人机正射影像和地形指标,充分利用无人机遥感影像空间特征、光谱特征、纹理特征及地形特征,采取面向对象CART决策树算法与分层策略提取了研究区土地覆盖类型。研究表明,结合空间地形因子和分层策略的方法减少了破碎区地物间的相干扰,故具有较高的分类精度,总体分类精度达91.2%,Kappa系数为0.87,较传统一次分类精度提高了9.8%,Kappa系数提高了0.13。该方法对西南喀斯特地区土地覆盖解译精度较好,可为土地利用监测提供参考。     

高分辨率遥感植被分类研究

以南京市区的植被覆盖为研究对象,基于IKONOS遥感影像,采用决策树分类算法,根据各种植被光谱特征建立知识库,提出基于光谱信息的植被分类方法,继而结合高分辨率影像特有的纹理特征引进局部一致性指数对该方法进行改进,提出结合纹理信息的高分辨率遥感植被分类方法,分类总体精度从仅利用光谱信息的83.16%显著提高到91.89%,Kappa系数达到0.8886。采用Quickbird遥感影像对该方法进行验证,分类总体精度为91.94%,Kappa系数为0.8783,表明该植被分类方法能有效地对植被进行分类与识别,精度较高,且对于不同数据源的植被分类具有一定的普适性,为实现植被的自动化提取提供了理论依据和有效的方法途径。     

基于随机森林算法的城市不透水面信息提取——以长春市为例

为了快速、准确地掌握不透水面的空间分布及满足动态变化信息现实需求，本文基于多分类器集成学习的思想，引入随机森林算法，以Landsat8影像为数据源，长春市为实验区，选取光谱特征、纹理测度、空间变换后的独立分量等25个特征变量进行分类研究，根据OOB误差进行重要性分析并试验得出最优的分类模型，实现高精度不透水面信息的提取，最后与传统参数分类法进行比较。结果表明：随机森林算法的总体精度可以达到94%，高出最大似然分类法5.9%，支持向量机算法0.77%，Kappa系数为0.914 3，均方根误差为0.104 3，不透水面的提取精度达95.54%，可以精确地得出所需信息，为城市建设与规划提供有效的专题数据。     

Remote sensing image classification with GIS data based on spatial data mining techniques

Data mining techniques are used to discover knowledge from GIS database in order to improve remote sensing image classification.Two learning granularities are proposed for inductive learning from spatial data,one is spatial object granularity,the other is pixel granularity.We also present an approach to combine inductive learning with conventional image classification methods,which selects class probability of Bayes classification as learning attributes.A land use classification experiment is performed in the Beijing area using SPOT multi-spectral image and GIS data.Rules about spatial distribution patterns and shape features are discovered by C5.0 inductive learning algorithm and then the image is reclassified by deductive reasoning.Comparing with the result produced only by Bayes classification,the overall accuracy increased by 11% and the accuracy of some classes,such as garden and forest,increased by about 30%.The results indicate that inductive learning can resolve spectral confusion to a great extent.Combining Bayes method with inductive learning not only improves classification accuracy greatly,but also extends the classification by subdividing some classes with the discovered knowledge.     

基于地物空间信息的浮动先验概率最大似然分类研究

利用遥感影像对地物进行分类识别时，既需要考虑地物波谱信息，也需要考虑其空间信息。现有遥感分类方法主要集中在利用像素的波谱信息，对各个像素进行独立分类，忽略了地物空间信息。考虑到传统最大似然分类（MLC）方法包括先验概率和条件概率密度函数两个核心环节，提出基于空间信息的浮动先验概率MLC方法，融合空间信息和波谱信息，以提高分类精度。在分析地物空间信息的基础上，总结了基于空间信息的浮动先验概率确定原则和依据，包括地物几何空间特征、情景特征、临近像素空间自相关定律、景观参数等，并设计了基于地物空间特征和临近像素空间自相关定律的浮动先验概率确定算法和分类流程。通过分类试验和误差矩阵分析，结果表明：基于空间特征和临近像素空间自相关定律的浮动先验概率MLC方法，能够融合地物的波谱信息和空间信息，克服最小距离、MLC等基于像素波谱信息的分类方法的缺点，显著提高地物分类精度。     

Remote sensing image classification with GIS data based on spatial data mining techniques

Data mining techniques are used to discover knowledge from GIS database in order to improve remote sensing image classification. Two learning granularities are proposed for inductive learning from spatial data, one is spatial object granularity, the other is pixel granularity. We also present an approach to combine inductive learning with conventional image classification methods, which selects class probability of Bayes classification as learning attributes. A land use classification experiment is performed in the Beijing area using SPOT multi-spectral image and GIS data. Rules about spatial distribution patterns and shape features are discovered by C5.0 inductive learning algorithm and then the image is reclassified by deductive reasoning. Comparing with the results produced only by Bayes classification, the overall accuracy increased by 11% and the accuracy of some classes, such as garden and forest, increased by about 30%. The results indicate that inductive learning can resolve spectral confusion to a great extent. Combining Bayes method with inductive learning not only improves classification accuracy greatly, but also extends the classification by subdividing some classes with the discovered knowledge.     

融合光谱-空间信息的高光谱遥感影像增量分类算法

提出了一种融合光谱和空间结构信息的高光谱遥感影像增量分类算法INC_SPEC_MPext。通过主成分分析(PCA)提取高光谱影像的若干主成分,利用数学形态学提取各主分量影像对应的形态学剖面(MP),再将所有主分量影像的形态学剖面归并联结,组成扩展的形态学剖面(MPext)。将MPext与光谱信息相结合以增加知识,最大限度地挖掘未标记样本的有用信息,优化分类器的学习能力。不断从分类器对未标记样本的预测结果中甄选置信度高的样本加入训练集,并迭代地利用扩大的训练集进行分类器构建和样本预测。以不同地表覆盖类型的AVIRIS Indian Pines和Hyperion EO-1Botswana作为测试数据,分别与基于光谱、MPext、光谱和MPext融合的分类方法进行比对。试验结果表明,在训练样本数量有限情况下,INC_SPEC_MPext算法在降低分类成本的同时,分类精度和Kappa系数都有不同程度的提高。     

面向对象的多尺度加权联合稀疏表示的高空间分辨率遥感影像分类

针对高空间分辨率遥感影像中的地物具有多尺度特性,以及各个尺度的对象特征对地物分类精度的影响具有较强的尺度效性,并结合面向对象影像分析方法和多尺度联合稀疏表示方法在高空间分辨率遥感影像分类中的各自优点,提出了一种面向对象的多尺度加权稀疏表示的高空间分辨率遥感影像分类算法。首先,采用多尺度分割算法获得多尺度分割结果并提取对象的多尺度特征;然后,根据影像对象的多尺度分割质量测度计算各尺度的对象权重,构建面向对象的多尺度加权联合稀疏表示模型;最后,采用2个国产GF-2高空间分辨率遥感数据集和1个高光谱-高空间分辨率航空遥感数据集（WashingtonD.C.数据）验证该算法的有效性。试验结果表明,与SVM、像素级稀疏表示、单尺度和多尺度对象级稀疏表示和深度学习等算法相比较,本文算法获得了较高的OA和Kappa分类精度,提高了各个尺度地物的分类精度,有效抑止了地物分类结果中的椒盐噪声现象,同时保持大尺度地物的区域性和小尺度地物的细节信息。     

基于SVM的高光谱遥感图像亚像元定位

提出了基于支持向量机（support vector machine,SVM）的高光谱遥感图像亚像元定位方法。全变分（total variation,TV）模型是经典的保边缘平滑滤波器,本文将其引入作为预处理,来提高混合像元分解及亚像元定位的精度;本文方法在训练和检验样本的构建过程中,依据空间相关性理论,同时考虑了中心像元及其邻近像元丰度值对亚像元类别归属的影响;在监督分类训练和检验过程中,通过剔除纯净像元来缩减样本数量,在保证算法准确性的同时提高了效率。对真实高光谱遥感数据进行了实验,主观评价和定量分析验证了本文方法的有效性。     

Improved IHS Algorithm for Fusing High Resolution Satellite Images of Urban Areas

The intensity-hue-saturation method is used frequently in image fusion due to its efficiency and high spatial quality. The main shortage is its spectral distortion stemmed from replacement of intensity band with higher resolution image. In this study, a new method is introduced to improve the spectral quality of the Intensity-Hue-Saturation (IHS) algorithm. The goal of this study is to produce the fused image that has a better spectral and spatial quality with respect to the original images in term of visual comparison and the classification result. In this regard, an improved statistical approach is developed to combine an intensity band from IHS algorithm and an input high resolution image such as SAR or Panchromatic image. Then the intensity image is replaced by the combined image band. Final fused images are attained using the inverse IHS algorithm. The proposed fusion algorithm is tested on two data sets of: a) panchromatic and multi spectral bands of IKONOS image with the same acquisition date, and b) multi spectral and HH bands of IKONOS and TerraSAR-X images respectively with different acquisition dates. Moreover, the obtained results are compared with other fusion methods like IHS, Gungor, Brovey and synthetic variable ratio. The results show less spectral discrepancy of the proposed method comparing to other methods. Finally, the outcome of proposed method is classified and classification overall accuracy is improved by 5.6 and 2 percentage for data set ‘a’ and ‘b’ respectively.     

基于纹理和光谱信息的高分辨率遥感影像分类

提出了一种基于纹理和光谱信息的高分辨率遥感影像分类方法，阐述了其基本原理，并通过试验的对比和分析，证明了利用光谱特征与纹理特征相结合进行分类比单纯运用光谱特征进行分类效果更好。     

深度学习在海珠国家湿地公园统一确权调查中的应用

针对自然资源调查中单一数据源难以兼顾地物空间与光谱属性的问题,本文提出了基于深度学习的数据融合分类方法。该方法利用多源数据有限样本,实现了植被覆盖区精细化分类;并以广东海珠国家湿地公园为试点,完成了示范区内自然资源类型提取,以及植被数量与质量调查。试验结果表明,该方法可有效实现自然资源类型提取与植被分类,林木数量探测正确率优于87%,显著提升了植被分类精细度,探索了基于精细化调查的自然确权登记途径。