高光谱图像分类方法综述

在过去数十年中,高光谱图像的研究与应用已经完成了从无到有、从差到优的跨越式发展.在对其研究的众多方面中,高光谱图像分类已经成为了一个最热的研究主题.研究表明空间光谱联合的分类方法可以取得比仅依赖光谱信息的逐像素分类方法更好的分类效果.本文将对众多的空间光谱联合分类方法进行归类和分析.首先介绍高光谱图像中相邻像素间的两类空间依赖性关系,因而可将现有的空谱联合分类方法分为依赖固定邻域和自适应邻域两类;此外,还可以依据是否同时利用两类依赖关系将现有方法进一步分为单依赖和双依赖两类.另外,还可以依据空谱信息融合的不同阶段将现有的分类方法划分为预处理方法、一体化方法及后处理方法三类.最后展示几种具有代表性的空间光谱联合分类方法在真实高光谱数据集上的分类结果.     

融合无人机LiDAR和高分辨率光学影像的点云分类方法

点云分类是激光点云数据处理的重要环节,探索自动、高效、高精度的点云分类方法具有重要意义.通过分析同机获取的LiDAR点云与高分辨率光学影像的特点,提出了融合无人机LiDAR与高分辨率光学影像的点云分类方法.首先将LiDAR点云投影到二维平面并构建不规则三角网模型,然后寻找同名点对完成与光学影像的配准与融合,进而将光学影像的光谱信息赋予无人机LiDAR点云,接着从光学影像上提取光谱特征、从LiDAR点云上提取多尺度几何特征构建分类特征集,进一步通过CFS特征选择算法实现特征集的降维,最后运用随机森林分类算法实现点云分类.实验结果表明,本文分类方法的总体精度可达89.5%,Kappa系数为0.844,与未经特征选择的分类结果相比精度提高了1.1个百分点,与单纯依靠LiDAR或者光学影像的分类相比,精度分别提高了5.4和14.9个百分点.本文方法不仅有效避免了基于点云属性内插构建新的图像融合方式带来的计算误差,同时解决了单尺度下构建几何特征时难以确定最优空间分析尺度的问题,并且对特征集进行优化选择从而有效提高了数据处理的效率.     

利用MODIS云检测产品客观确定AIRS云检测

云检测是用卫星资料研究云对气候系统作用至关重要的第一步,采用Nagle的基于扫描几何特性的共同空间匹配算法,用MODIS云检测产品客观确定了AIRS云检测,是将高空间分辨率成像仪产品与高光谱分辨率传感器观测资料结合使用的一次实际应用。合成使用高空间分辨率成像仪与高光谱分辨率传感器观测资料的关键步骤在于:①有效而精确的时间和空间上的匹配;②传感器像素内图像仪云检测产品的断定。不仅是云检测,利用AIRS视场内空间匹配的MODIS云产品,还可以判断AIRS的云相态、有效云量及云光学厚度等。     

多光谱卫星图像的一种模糊聚类方法

基于二维光谱特征空间，用模糊C均值(FCM)聚类方法，对多光谱静止卫星(GMS-5)图像进行了云分类试验，得到了比较合理的分类结果。该方法利用不同光谱通道的卫星云图光谱特征构造出一个二维光谱特征空问，对云图在特征空间上的光谱特征点进行FCM聚类，然后与已知云类样本的特征进行比较，确定出各聚类域的类属，进而得到二维光谱空间的云分类图，实况接收的云图可通过查验特征像素点在分类图中的落区位置来实现云的分类。     

基于空间加权协同稀疏的高光谱解混算法研究

针对传统稀疏解混算法因空间信息利用不足带来的丰度图像空间分布连续性差的问题,本文提出了一种基于空间加权协同稀疏的解混方法.该方法利用协同稀疏正则项刻画丰度系数的行稀疏性;同时,在协同稀疏框架下,引入空间加权因子挖掘高光谱图像邻域像元间的空间相关性.本模型采用交替方向乘子法求解,通过交替迭代,对空间权重和丰度系数进行优化.模拟和真实高光谱数据实验结果表明本文方法能够比现有同类方法获得更精确的解混结果.     

图割模型在卫星云图云检测中的应用

提出一种基于图割模型的卫星云图云检测方法。利用FY-2C卫星云图的长波红外通道和可见光通道的云图提取了10个灰度特征和80个Gabor纹理特征,再用主成分分析方法（principal component analysis,PCA）降维到9个主成分。将这9个主成分构成的特征作为每个像素的特征,建立相似度矩阵,再利用改进的NormalizedCuts模型进行分割,将云图分成了晴空区域和有云区域。与地面观测结果相比,平均一致率达到86．51％,表明将Gabor纹理特征和灰度特征相结合并利用改进的Normalized Cuts模型对卫星云图云检测有比较好的效果。     

极轨气象卫星图像的两种投影算法

本文通过读取极轨气象卫星1B(1A5)资料和MODIS的HDF文件,实现了极轨图像的两种投影算法--后向映射法、抛点法.后向映射法通过粗扫描、精扫描两步,经计算循环数最小值得出最佳的粗扫描步长,同时也是精扫描的子窗口大小,从而得到原始极轨图像的投影变换算法;抛点法通过获取源始图像中每个像素值的地理位置,将其投影到新的投影图中,充分利用了源文件的所有像素信息,最后将投影图上由于变形而没有数据的位置进行插值,从而实现数据的投影变换,该方法最大的优点是速度快,算法简单,可以应用到各种极轨图像的投影中去.     

基于双目视觉的船舶跟踪与定位

设计了基于双目视觉的船舶跟踪与定位系统,并且完成对应算法设计.算法分为摄像机标定、目标跟踪、立体匹配、视差定位4个模块,其中,跟踪模块以目标窗口的形式给出跟踪结果,匹配模块在跟踪结果中进行左右目立体匹配,定位模块根据左右目匹配点对的像素位置计算其在物理空间的坐标,减少了匹配时间.实验结果表明,该方式可实现实时跟踪目标并给出目标的准确位置,满足应用要求.该定位系统可同时完成动态目标跟踪和定位,提供三维图像的丰富信息,具有很强的推广应用价值.     

一种基于交互式快速水平集的阴影图像分割算法

因受光源等条件的影响,采集的原始图像常常存在着阴影,用传统的水平集方法分割图像,常把阴影误认为是目标．以带阴影的栗属（板栗）果实图像为例,提出一种交互式快速水平集方法实现图像分割．实验结果表明：该算法能够得到正确的阴影图像的分割结果,具有更佳的图像分割性能．     

基于判别式字典的正则化稀疏表示人脸识别算法

为了克服非约束性(光照、表情变化)条件下会大大降低人脸识别率的缺陷,提出一种基于Fisher判别准则的正则化稀疏表示人脸识别算法.首先将人脸图像经过Gabor滤波器滤波得到Gabor幅值图像,提取其统一化的局部二进制直方图,然后利用Fisher判别准则学习得到新的字典,最后通过正则化的稀疏表示判断测试图像所属类.利用AR数据库的数据进行实验的结果表明,与SRC、FDDL、RSC识别算法相比,本文算法在非约束性条件下具有最佳的识别率.     

三维重建算法研究综述

三维重建技术能够应用在医学中的三维CT图像、机器人中的路径规划及考古工作中的遗迹的展示等诸多领域中.三维重建效果的完整性、精确性与稀疏点云重建（Structure From Motion,SFM）、稠密点云重建（Multi-View System,MVS）有着直接关系,本文对这两个方法展开了具体的介绍.稀疏点云重建中主要介绍了特征点检测与匹配以及SFM重构方法,本文对近几年关于特征点检测与匹配的研究进行了总结,将SFM重构方法分为全局式、增量式、混合式,并进行了详细介绍.稠密点云重建中主要介绍了深度图估计,就传统的几何计算法、深度学习与几何计算相结合的方法、基于深度学习的方法进行了总结,同时介绍了三维重建的评价指标.最后对基于图像的三维重建进行了总结,并列举出了在未来可能面对的问题及发展趋势.     

基于图卷积网络的多标签食品原材料识别

当前,食品图像的营养成分识别主要还是集中在食品类别的识别以及作为多标签任务的识别.但是这两种方法并不具备很好的判别性,因为它们忽略了原材料之间的潜在关系.因此,本文在前期工作的基础上引入了原材料之间的关系.具体地说,我们的工作主要分为图像特征提取和原材料关系学习两部分.图像特征提取通过卷积神经网络提取到图像的低维特征向量.图卷积网络通过使用图数据（图的每个节点表示原材料的词嵌入,边表示节点之间的相关性）,将图数据直接映射到一组相互依赖的分类器中,并与图像的低维特征向量融合,最后进行分类.通过在Food-101和VireoFood-172两个食品数据集上进行实验,并与当前最好的实验模型进行对比,发现基于图卷积的食品多标签分类方法可以有效地提高食品图像的分类性能.     

Weather maps classification over Greek domain based on isobaric line patterns

The paper presents a semi-supervised weather classification method based on 850-hPa isobaric level maps. A preprocessing step is employed, where isolines of geopotential height are extracted from weather map images via an image processing procedure. Α feature extraction stage follows where two techniques are applied. The first technique implements phase space reconstruction, and yields multidimensional delay distributions. The second technique is based on chain code representation of signals, from which histogram features are derived. Similarity measures are used to compare multidimensional data and the k-means algorithm is applied in the final stage. The method is applied over the area of Greece, and the resulting catalogues are compared to a subjective classification for this area. Numerical experiments with datasets derived from the European Meteorological Bulletin archives exhibit an up to 91 % accurate agreement with the subjective weather patterns.     

多模态融合的家庭音乐相册自动生成

随着大数据以及社交网络的发展,电子相册与在线服务成为如今人们使用计算机与互联网的基础应用.尤其是近年社交网络的流行,电子相册的数量得到了爆炸增长,而如何增强相册的用户体验变得尤为重要.具有某种主题的相册一般都带有一定的情感信息,因此,本文研究了基于多模态融合的家庭音乐相册自动生成问题,旨在使用户能够在享受音乐的同时配以与音乐情感相同的相册图片.针对音乐与图片中所蕴含的情感,本文在音乐和图像中分别选取能够表达其情感的句子级别的音频特征和图像特征,然后在图像与音乐之间异构和跨模态的特征融合问题上,采用局部保持投影（LPP）方法,将图像特征与音乐特征映射到更具情感分类能力的隐式特征空间中,实现了音乐相册的自动生成.在实验中,客观评测结果表明,采用LPP方法在查准率方面高于纯CCA方法;在主观评测中LPP获得72.06%的满意度,与人工推荐的评价结果（78.09%）比较接近,明显高于随机推荐和CCA方法的满意度.