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。     

约束能量最小化变分自编码的高光谱目标检测

目标检测是高光谱领域中一个重要的研究方向,高光谱目标检测（hyperspectral target detection）是根据目标的光谱特征将像素判断为背景或者目标。在过去的几十年中已经提出了很多的检测算法,但是高光谱图像中背景样本的复杂性以及目标样本的有限性,使得检测算法面临着很大的挑战。本文提出了一种基于背景重构的高光谱目标检测算法,利用高光谱图像中背景样本占比较大的特点,训练背景样本自表示模型,然后重构出背景。同时利用约束能量最小化对残差图像进行检测,将重构出的背景用于自相关矩阵计算,避免目标样本参与计算影响目标样本的响应能量,提高了检测的精确度。在真实的高光谱图像数据上结果明显优于对比实验,验证了该方法的有效性和高效性。     

基于主成分判别分析的高光谱遥感影像分类方法

提出了一种基于主成分判别分析的高光谱遥感影像分类方法。针对高光谱遥感影像数据量大、冗余信息多的特点,使用改进的线性判别分析方法对高光谱遥感数据进行线性维数减少。该方法将主成分分析加入到线性判别分析的算法框架中,能够克服常规的线性判别分析方法在训练样本数量较少时遭遇到的小样本问题。通过实验,证明基于主成分判别分析的遥感影像分类方法能够利用少量的训练样本实现更优的分类精度。     

基于分段主成分分析的高光谱图像波段选择算法研究

提出了一种基于分段主成分分析的高光谱图像波段选择算法。该算法把每个波段被映射到主成分的信息量的大小作为是否被选择的指标,可以保证选择的波段信息丰富；通过分段分析,可以更全面的选择波段；指标的计算只需要得到原始数据的协方差阵,而不必对原始数据进行真正的主成分变换,降低了计算量。     

基于PCA的高光谱遥感图像分类

高光谱遥感图像的出现进一步提升遥感图像分类的准确性,但高光谱遥感图像的数据量大,处理高光谱遥感图像复杂度高、效率低。为解决这一问题,将主成分分析算法作为遥感图像分类的预处理技术。分析主成分分析算法的原理,利用主成分分析算法提取高光谱图像的主要波段图像。通过实验验证得出结论:高光谱遥感图像的主波段图像包含分类所需的大部分信息,利用少数的主波段图像即可达到70%以上的分类正确率。实验结果表明,在保证分类正确率的前提下,PCA算法可有效地减少图像分类处理的数据量,提高图像的处理效率。     

列式鲁棒主成分分析的高光谱遥感异常探测

传统的基于鲁棒主成分分析的高光谱异常探测模型中,稀疏异常矩阵假设为非低秩且其非零元素满足随机分布条件。这导致稀疏矩阵的非零元素影响低秩背景矩阵的估计,进而制约背景信息和异常信息的有效分离。提出列式鲁棒主成分分析的异常探测方法,改进异常矩阵为列稀疏条件来解决上述问题。该方法分解高光谱影像2维矩阵为低秩背景矩阵,列稀疏异常矩阵和噪声矩阵,松弛目标方程为凸优化问题,并采用非精确增强拉格朗日乘子算法来求解得到列稀疏异常矩阵的最优估计。最后,对稀疏异常矩阵中所有列的L2范数值进行阈值分割来探测得到异常像元。利用两个高光谱影像数据集,对比5种主流的异常探测方法来验证提出方法的有效性。实验结果表明,列式鲁棒主成分分析方法优于包括传统鲁棒主成分分析模型在内的5种异常探测方法,且计算效率适中。     

一种基于高通滤波的主成分分析影像融合方法

针对主成分分析(PCA)变换影像融合过程中变量降维信息损失较多的问题,提出了一种基于高通滤波的主成分分析(PCA)变换融合方法。该方法首先对高分辨率影像在高通滤波模块上进行卷积运算,然后将滤波过后的影像与主成分变换后的第一主分量进行直方图匹配和加权平均运算;最后用直方图匹配过的高分辨率影像代替第一主分量与其他分量经K-L逆变换得到融合结果。选取北京二号卫星影像进行试验,通过将PCA变换和HPF融合结果进行对比评价,结果表明了该方法很好地提高了影像的空间细节信息与光谱保持能力,实验结果将为后续高分系列卫星影像处理提供支持。     

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。     

基于主成分回归的土壤有机质高光谱特性分析

以实验室制备的土壤样本和室内高光谱数据为基础,通过对光谱数据进行重采样、数学变换等预处理,探讨土壤有机质的高光谱特性,利用相关分析和主成分回归分析在不同的土壤粒径水平及不同的光谱变换形式下,建立了回归模型,结果显示在0.25 mm粒径水平下以反射率的对数的一阶微分处理之后的光谱数据建立的模型最优。     

A Target Detection Method for Hyperspectral Imagery Based on Two-Time Detection

To solve the low detection efficiency problem of Constrained Energy Minimization (CEM) method used for hyperspectral remote sensing imagery, this paper firstly presents two improved detection methods: principal component CEM (PCCEM) and matrix taper CEM (MTCEM). Then, based on these two methods, a more optimized Two-Time detection (TTD) method is proposed. Primarily, the targets of interest in the hyperspectral image are detected by using the PCCEM and MTCEM method. Then the autocorrelation matrix of non-target pixels is estimated according to the target detection results. Finally, based on this autocorrelation matrix, a new weight vector is constructed for the second detection. Under the effect of this new weight vector, the output energy of the target can be kept at unity and the output energy of the background is suppressed at the same time. Then, the improvement of target detection result can be realized. Experimental results on a real world hyperspectral data show the efficiency of the proposed TTD method to improve the detection performance.     

极化SAR影像海面船只目标自动检测方法研究

正我国领海广阔,海洋资源丰富,SAR影像海面船只目标检测技术对监视海运交通、非法捕鱼、监测船只非法倾倒油污、维护海洋权益及提高海防预警能力等方面具有重要意义。单极化SAR影像仅包含强度/幅度信息,而极化SAR通过不同的收发极化组合可测量获得描述观测目标的极化散射矩阵,能完全表征观测目标的极化散射特性,具有比单极化SAR信息含量高的特点。因     

高光谱影像小目标谐波分析探测模型

针对高光谱影像小目标探测问题,结合白化处理(WP)与约束能量最小化(CEM)算法,提出一种基于谐波分析(HA)的小目标探测新模型,即HA-WP-CEM模型.该模型首先对原始影像进行3次谐波分析,提取出最适合小目标探测的高光谱影像谐波分析余项、振幅和相位等7个能量谱特征成分.其次通过对谐波分析特征成分的白化处理,实现各特征成分的背景抑制,突出低概率的小目标信息.在采集白化数据的探测目标参考像元光谱之后,将参考光谱矢量和白化数据协方差矩阵输入CEM算子,得到小目标的探测结果.最后利用高分辨率影像进行定性评价,并选取3个重点区域,通过计算模型探测结果的信噪比、探测率、漏检率和虚警率进行定量评价.研究结果表明,HA-WP-CEM探测模型在运行简易性、可靠性、实用性和准确性等方面均明显优于直接采用CEM、WP-CEM等方法.同时该模型在数据变换、抑制背景、降噪等方面也达到了很好的效果.     

高分辨率航空遥感高光谱图像稀疏张量目标检测

随着高分辨率对地观测技术的快速发展,我国已具备获取高空间分辨率和较高光谱分辨率遥感图像的能力.在高分辨率对地观测条件下,能够进行检测的目标最小尺度在不断提升,使得复杂场景中的目标检测成为可能.针对机载高分成像获取的高光谱图像中目标检测问题,本文提出了一种基于张量表示的目标检测新框架及稀疏目标检测新方法.首先,利用张量模型对输入高光谱图像数据进行低秩分解和表示,所得到的投影分量能够表示高光谱图像的空间-光谱整体信息;其次,将稀疏表示方法同传统目标匹配检测方法相结合,构成稀疏匹配目标检测算子,对低秩张量分解的投影数据进行检测.本文所提出稀疏张量目标检测新方法能够有效地挖掘和利用局部区域目标的空间-光谱联合信息,提高高分条件下复杂场景目标检测的性能、降低虚警率.本文利用两组真实的航空系统高光谱图像进行仿真试验,试验结果表明所提出的方法检测性能明显优于当前国际主流遥感图像目标检测方法.     

结合邻域SAC-NED测度的高光谱图像分类方法

提出了一种光谱相似性测度用于高光谱图像分类方法。通过将光谱向量进行归一化处理,将计算得到的欧氏距离与光谱角余弦的值域归化到相同区间,得到光谱角余弦与欧氏距离联合测度值(SAC-NED)。在对图像像元进行分类时,以距离加权的方式将邻域像元参与中心像元SAC-NED值的计算,将像元分到SAC-NED值最大的类别。通过与其他5种常用相似性测度方法的实验结果对比表明:该算法能够提升高光谱图像分类的准确性和稳定性。     

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。     

利用稀疏自表达实现高光谱影像波段选择

提出一种稀疏自表达方法来研究高光谱影像分类中的波段选择问题。该方法利用字典矩阵等于测量矩阵的条件来改进多观测向量的稀疏表达模型,将波段子集看作高光谱影像波段集合中的代表子集。稀疏自表达方法将波段选择转换为寻求多观测向量中稀疏系数矩阵的非零行向量问题,通过引入混合范数来限定非零元素行向量的个数,利用快速交替方向乘子方法求解稀疏系数矩阵,并聚类非零行向量,实现波段的有效选择。基于两个公开高光谱影像数据集并对比其他4种波段选取方法来验稀疏自表达方法。实验结果证明,稀疏自表达方法能够在计算效率明显优于基于波段相关性的线性限制最小方差方法的同时,取得与该方法和非负稀疏矩阵分解方法相匹甚至略高的总体分类精度。     

An Adaptive Supervised Nonlinear Feature Extraction for Hyperspectral Imagery Classification

In this paper, an improved version of locally linear Embedding is proposed. In the proposed method, spectral correlation angle is invited to describe the distance between data points, which is expected to fit the hyperspectral image (HSI). The neighborhood graph of the data points is constructed based on supervised method. Different from traditional supervised feature extraction methods, the weight factors, which are used to control the transform, are adaptively achieved. In this way, the input arguments of original algorithm are not increased. To justify the effectiveness of the proposed method, experiments are conducted on two HSIs. Results show that the proposed method can improve the separability of HSI especially in low dimensions.     

高光谱影像中人工目标非监督提取的投影寻踪方法

在高光谱影像应用中,小人工目标的提取是非常重要但非常困难的,投影寻踪是在保留感兴趣信息的基础上通过投影高维数据集到低维数据空间,由于隐藏在复杂背景中人工目标在高光谱影像中光谱特征异常,提出一种基于投影寻踪技术的人工目标提取方法,在寻找最佳投影方向上采用演化算法.     

一种高分辨率SAR图像快速目标检测算法

目标检测是自动目标识别(ATR)的第一个阶段。研究合成孔径雷达(SAR)图像目标检测问题,提出了一种基于Rayleigh分布的CFAR快速检测算法,将CFAR检测分成水平和垂直CFAR检测两步进行。利用相邻点参考窗口的重合及图像的分布特性,提高了参数估计的效率。算法同时利用目标方差特性以减少虚警率。对MSTAR数据进行实验,结果表明该算法具有较好的性能。