Small target extraction based on independent component analysis for hyperspectral imagery

A small target detection approach based on independent component analysis for hyperspectral data is put forward. In this algorithm, firstly the fast independent component analysis(FICA) is used to collect target information hided in high-dimensional data and projects them into low-dimensional space. Secondly, the feature images are selected with kurtosis. At last, small targets are extracted with histogram image segmentation which has been labeled by skewness.     

基于主成分抑制的高光谱图像异常目标检测方法

高光谱图像异常目标检测主要用于检测图像中的区别于背景环境的异常目标,为图像目标的判读提供一个初步的判断,是高光谱图像应用的一个重要内容.本文在研究现有异常目标检测算法的基础上,采用基于主成分抑制和顶点成分分析相结合的方法,对实验图像中的异常目标进行了检测,取得了较好的效果.     

基于独立分量分析的高光谱影像小目标提取研究

借助快速独立分量分析(FICA)将高维数据中隐藏的目标信息集中投影到低维特征影像中,然后以峰度为特征度量指标选择特征影像,最后用以偏斜为指标的直方图分割方法提取小目标。实验证明,此算法精度较高,适用于对高光谱影像中的小目标进行提取。     

改进独立分量分析极化SAR影像相干滤波

极化合成孔径雷达(SAR)影像的相干斑滤波,对其后处理起着至关重要的作用。针对传统的独立分量分析(ICA)算法稳定性差、易陷入局部最优等缺陷,该文提出基于粒子群优化(PSO)改进的ICA滤波算法,用于进行极化SAR影像相干斑滤波。该方法利用PSO算法来改进解混矩阵W的行向量的生成过程,以提高ICA算法的分离效果。采用AIRSAR获取的旧金山海湾地区的L波段极化SAR影像进行实验,并用相干斑指数、迭代次数、收敛时间等指标进行客观评价。结果表明,基于PSO改进的ICA算法具有更高的收敛效率和更好的相干斑抑制性能,能有效地降低影像的相干斑噪声。     

一种基于PPI的高光谱数据矿物信息自动提取方法

本文通过分析PPI算法后续处理存在的问题,引入最大距离法(MD)实现基于PPI的端元自动分类,并将获得的未知端元在波谱库中遍历以匹配最佳地类,最终完成基于PPI端元的矿物信息的自动提取。实验采用美国内华达州Cuprite地区的机载AVIRIS和我国东天山地区的星载Hyperion高光谱遥感数据,利用IDL编程实现矿物信息的自动提取,通过对实验结果的比较分析,验证了本文方法的有效性和实用性。     

经验模式分解联合独立分量分析降噪研究

针对高精度GPS变形监测的噪音成分以及多路径效应的剔除,提出了一种新的经验模式分解联合独立分量分析的滤波降噪法。采用模态相关准则进行信号层与噪音层的判定,有效地解决了低信噪比情况下信号层与噪音层分界点的判定,实现了噪音最大化的去除以及有用信息的最大化保留;基于经验模式分解的独立分量分析滤波降噪法,采用更为简单科学的数学判定方法,避免了人为的经验判定方法,实现了信号层与噪音层的自适应判定以及降噪效果更佳。实验结果表明:所用算法不仅能够有效地去除噪音成分,而且能够很好地保留大部分有用信息,研究结果对高精度GPS变形监测的去噪以及多路径效应的剔除研究具有一定意义。     

非下采样Contourlet域的ICA法SAR图像相干斑抑制

相干斑是SAR图像固有信息,也是SAR图像处理研究的重要方面之一.将非下采样Contourlet变换和统计信号处理中的独立分量分析相结合进行斑点抑制.对SAR图像进行非下采样金字塔和非下采样方向性滤波器组分解,在分解得到的非下采样Contourlet变换域利用扩展Infomax算法分离SAR图像斑点噪声.实验结果表明,...     

基于高光谱曲线峰度、偏度的植被叶绿素含量反演模型研究

本文分析了高光谱反射率及红边位置与叶片绿度的相关性,建立了基于敏感波段和红边位置的叶绿素估算模型。通过对不同叶绿素含量高光谱曲线特征的分析,提出了基于高光谱曲线峰度和偏度的叶绿素估算新思路,并分别建立基于原始光谱560-760nm波段和一阶导数光谱660-760nm波段对应峰度、偏度的叶绿素反演模型。结果表明,法国梧桐、无花果和白毛杨基于敏感波段的叶绿素含量反演模型的拟合度,与传统估算模型相比,本文提出的新估算模型可以明显提高高光谱反演叶绿素含量的能力。     

An assessment of independent component analysis for detection of military targets from hyperspectral images

Hyperspectral data acquired over hundreds of narrow contiguous wavelength bands are extremely suitable for target detection due to their high spectral resolution. Though spectral response of every material is expected to be unique, but in practice, it exhibits variations, which is known as spectral variability. Most target detection algorithms depend on spectral modelling using a priori available target spectra In practice, target spectra is, however, seldom available a priori. Independent component analysis (ICA) is a new evolving technique that aims at finding out components which are statistically independent or as independent as possible. The technique therefore has the potential of being used for target detection applications. A assessment of target detection from hyperspectral images using ICA and other algorithms based on spectral modelling may be of immense interest, since ICA does not require a priori target information. The aim of this paper is, thus, to assess the potential of ICA based algorithm vis a vis other prevailing algorithms for military target detection. Four spectral matching algorithms namely Orthogonal Subspace Projection (OSP), Constrained Energy Minimisation (CEM), Spectral Angle Mapper (SAM) and Spectral Correlation Mapper (SCM), and four anomaly detection algorithms namely OSP anomaly detector (OSPAD), Reed–Xiaoli anomaly detector (RXD), Uniform Target Detector (UTD) and a combination of Reed–Xiaoli anomaly detector and Uniform Target Detector (RXD–UTD) were considered. The experiments were conducted using a set of synthetic and AVIRIS hyperspectral images containing aircrafts as military targets. A comparison of true positive and false positive rates of target detections obtained from ICA and other algorithms plotted on a receiver operating curves (ROC) space indicates the superior performance of the ICA over other algorithms.     

基于粒子群算法的高光谱影像端元提取技术

基于凸面几何学理论,由端元作为角点的单形体的体积应该是最大的.著名的N-FINDR和SGA算法正是基于以上理论,通过在数据云中寻找体积最大的单形体来实现端元的自动提取.本文利用粒子群优化(PS0)技术,基于凸面几何学理论,设计了一个新的端元提取算法.利用模拟和真实高光谱影像对其进行了实验,并将其结果与N-FINDR和S...     

高光谱图像目标检测算法分析

本文将国内外的高光谱图像目标检测算法分为光谱异常检测、光谱匹配检测和高光谱与高空间分辨率结合目标检测三种检测算法,分析了三种检测算法的原理、应用特点和局限性,并探讨了目标检测算法的发展的可能性.     

基于高光谱数据的壁画底稿信息提取

壁画底稿有助于探测壁画艺术的历史信息,具有重要的研究价值,本文设计了半自动提取壁画底稿信息的“三步法”:针对高光谱数据量大、相邻波段相关性高的特点,利用主成分分析实现原始数据的降维;选出含底稿信息量大的特征波段;并利用最大似然分类法实现基于特征波段合成影像的壁画底稿信息提取.结果表明,该方法能够减少数据处理量,提高分类效率与分类精度,明显恢复壁画的底稿轮廓,为以后的文化遗产保护工作提供一个可行的方案.     

A Gaussian elimination based fast endmember extraction algorithm for hyperspectral imagery

A fast endmember-extraction algorithm based on Gaussian Elimination Method (GEM) is proposed in this paper under the fact that a pixel is an endmember if it has the maximum value in any spectral band of a hyperspectral image when based on linear mixing model. Applying Gaussian elimination is much like performing a lower triangular matrix to transform the hyperspectral image. As more endmembers have been extracted, fewer bands are needed to be involved in the Gaussian elimination process, thus greatly reducing the computing time. The experimental results with both simulated and real hyperspectral images indicate that the method proposed here is much faster than the vertex component analysis (VCA) method, and can provide a similar performance with VCA.     

基于ETM+影像的绿地信息提取方法研究

文中以ETM+影像为数据源实现对贵阳市某城区的绿地信息提取。对获取的影像进行预处理,分别通过不同的方法:原始波段组合法、主成分分析法(PCA)、独立分量分析法(ICA)、归一化植被指数法(NDVI)及基于第一独立分量的实验室波段组合法,获取研究区的假彩色合成影像。将以上方法得到的影像数据进行对比分析,表明植被景观目视效果最好的是原始波段组合法。将得到的影像数据进行监督分类,通过目视解译的方法进行精度评价,结果表明,基于第一独立分量的实验室波段组合法绿地信息提取精度最高,是一种有效的绿地信息提取方法。     

独立分量分析改进的图像去噪方法

针对传统去噪算法在复杂噪声污染图像处理中能力较弱的问题,该文基于信号高阶统计量的独立分量分析,通过其自适应变换,分离出源信号中的统计独立的分量,在分析对比传统图像去噪方法的基础上,讨论了独立分量分析的基本模型及原理;提出了一种结合中值滤波与wiener滤波的最大似然估计的图像去噪改进方法。仿真实验表明改进的独立分量分析去噪方法具有较大的优越性。     

基于主成分分析的植被含水率模型

为了对岷江上游“生态水”的估测提供有效的数据源和方法,利用高光谱遥感技术定量研究了植被反射光谱与植被含水率的关系,测定了研究区多个采样点棕榈叶片的反射光谱和对应的含水率,通过二者的相关分析和逐步回归的方法提取敏感波段;为避免敏感波段之间相关性影响,采用主成分分析法提取主成分,建立主成分与含水率的定量分析模型,并建立主成分与标准自变量的回归方程,然后建立各个标准变量与原始自变量(反射光谱敏感波段)的回归方程,最终转换为植被含水率与反射光谱之间的模型.结果表明:棕榈叶片反射光谱在454 nm,668 nm,1 466 nm,1 664 nm和1 924 nm波段处与含水率显著相关;采用主成分定量分析模型的估算值与实测值相关系数为0.92,均方根误差为0.06.     

高光谱影像特征子集选择方法

针对高维遥感数据的降维困难问题,该文提出并构建了一种融合粒子群优化算法全局寻优能力和支持向量机优秀分类性能的高光谱遥感影像特征子集选择与分类方法。通过引入混沌优化搜索技术改进融合粒子群优化算法的全局寻优能力;提出并采用一种基于粒度的网格搜索策略对支持向量机模型参数进行优化;利用二进制融合粒子群优化算法进行特征选择;然后,支持向量机采用该特征子集所对应的训练数据集进行模型参数优化和分类。实验结果表明该方法能有效地提取出用于分类的最佳波段,具有较高的分类精度。为高光谱遥感影像的特征选择与分类探索出了一种可行的方法。     

基于Freeman编码的遥感影像直角型房屋半自动提取方法研究

通过分析遥感影像中直角型房屋特点,本文提出一种新的房屋提取方法:利用Freeman编码推导出常见直角型房屋代码,使得每一种形状房屋都具有惟一编号,且编号不随房屋大小、方位及位置改变而改变,利用Hough变换提取房屋角点并剔除伪角点,最后利用模式匹配方法获得各个角点之间的连接关系。实验结果表明该方法具有较强的抗噪性,能有效提取影像中直角型房屋。     

采用二维主成分分析的高光谱影像分类

针对传统的特征提取方法都是基于向量模型,导致处理时维数极高,且极易丢失像素空间信息的问题,该文将二维主成分分析引入高光谱影像特征提取领域,该方法在保持影像原有空间结构信息的前提下,通过多变量线性变换,求取最佳投影方向,不仅能提高同类地物的聚团性、避免分类后地物混淆,还能消除最终分类结果的"麻点"现象,在试验中验证了有效性。     

基于非线性判别分析的高光谱影像特征提取

高光谱遥感影像丰富的光谱信息有利于深入挖掘目标的理化特性,精细识别不同目标间的细微差异。为了提高影像分类识别的精度与速度需要对光谱信息进行特征提取。基于核函数的判别分析能够在数据中提取非线性特征,本文将其应用到高光谱影像分类的特征提取中,并进行了最小距离分类实验取得理想结果。