采用非正定OCSVM 的高光谱影像地物检测

高斯径向基核函数是基于光谱向量间欧氏距离的度量,对于因光照强度变化而引起的地物光谱变异敏感,当同类地物光谱发生变异时,基于高斯径向基核的高光谱影像地物检测算法的性能下降.为了解决该问题,基于光谱曲线形状相似性描述提出了光谱角度余弦核测度这一非正定核函数,并应用于一种非正定OCSVM 方法的高光谱影像地物检测.最后利用两幅高光谱影像进行了实验分析,实验结果证明了本文算法的有效性.     

一种基于变权重组合的光谱相似性测度

光谱相似性测度是高光谱遥感影像信息提取的关键。在欧氏距离和光谱角余弦的基础之上提出一种变权重组合的光谱相似性测度,即光谱变化权重相似性测度。这种光谱相似性测度可根据不同地物类别自动对欧氏距离和光谱角余弦测度指标配比权重。选用标准光谱库和机载OMIS高光谱影像对SCWM进行测试,并引入误分率和混淆矩阵对分类结果进行评价。结果表明,相对于仅采用一种或两种光谱相似性测度的分类方法,光谱变化权重相似性测度具有更精细的光谱识别能力。     

基于非正定 OCSVM 的高光谱影像地物异常检测

针对基于高斯径向基核函数的OCSVM等异常检测算法,对地物光谱变异极为敏感,导致算法异常检测性能不稳定的问题,根据光谱角度余弦测度对光谱形状相似性的描述不受地物光谱辐射强度变异影响的特性,将具有非正定核特性的光谱角度余弦核测度引入非正定SVM算法中,提出一种基于非正定OCSVM的高光谱影像地物异常检测算法。利用四组模拟数据进行目标异常检测实验,结果表明,该算法能够有效检测出高光谱影像数据中的目标地物,检测精度提升明显。     

基于光谱曲线整体相似性测度的匹配分类

高光谱影像具有丰富的空间、辐射和光谱信息,每一个像元都可以提取出连续的光谱曲线。因此,可以通过高光谱数据与已知的参考光谱曲线波形或特征相似性对比分析的方法识别地物类型。在整体相似性测度约束下,综合考虑数值指数和形状指数,利用光谱特征向量间的差异和曲线信息熵提出了一种新的匹配分类的方法。实验结果表明,该方法具有分类精度高、适应性强的特点。     

基于光谱曲线整体相似性测度的匹配分类

高光谱影像具有丰富的空间、辐射和光谱信息,每一个像元都可以提取出连续的光谱曲线.因此,可以通过高光谱数据与已知的参考光谱曲线波形或特征相似性对比分析的方法识别地物类型.在整体相似性测度约束下,综合考虑数值指数和形状指数,利用光谱特征向量间的差异和曲线信息熵提出了一种新的匹配分类的方法.实验结果表明,该方法具有分类精度高、适应性强的特点.     

改进相似性测度的高光谱影像FCM聚类分析

高光谱遥感将反映目标辐射属性的光谱信息与反映目标空间几何关系的图像信息有机地结合在一起,能够实现地面目标的精细分类识别。FCM是一种有效的聚类算法,但存在相似性测度模型单一、分类精度的提高受到限制等问题。文中结合高光谱影像的技术特点,综合考虑光谱曲线的形状、地物辐射亮度及其权重,提出可以更好描述光谱向量之间的相似性的距离测度,并将其引入到FCM聚类模型中。聚类分析试验结果表明：通过改进和优化相似性测度的FCM,可以显著提高高光谱影像聚类精度。     

基于独立成分分析的高光谱变化检测

现有的变化检测方法并未充分研究变化前后高光谱遥感影像端元的联系,不能准确地分析地物变化信息。本文提出了一种基于独立成分分析的高光谱遥感影像变化检测方法,对差值影像进行基于偏斜度的独立成分分析,在不同组分图中分别显示单一地物的变化情况,进而提取变化信息。实验表明,该方法能够在获得较高检测率的同时维持较低的误检率,检测效果优于传统方法。     

高光谱影像纹理特征编码分形特征研究

提出了一种基于分形测度分析高光谱影像纹理的技术.根据高光谱影像纹理单元中相邻光谱矢量的相关关系构造方向性纹理特征,得到了一组纹理特征编码值,从纹理特征编码值本身、相同地物纹理特征编码自相似性和使用不同尺度测量纹理特征编码值构成的曲线所表现出来的幂指数关系三个方面,说明高光谱影像纹理特征编码曲线具有分形特征.设计了纹理特征编码曲线构建模型,采用纹理编码曲线的分形维值表征不同的纹理特征,达到区分和判别不同纹理的目的.试验表明,该方法对提取地物纹理特性具有可行性.     

一种多特征转换的高光谱影像自适应分类方法

:光谱相似性测度用来衡量像元光谱的相似程度,是高光谱影像光谱匹配分类的重要工具之一,一般通过设置阈值判断像元光谱和参考光谱是否相似来进行分类。在此基础上,本文提出了一种多特征转换的高光谱影像自适应分类方法,实现了各种光谱相似性特征和分类器相结合的一种自适应分类。实验结果表明,本文提出的方法相比于传统的SVM方法,分类的总体精度更高,还可以避免部分传统光谱匹配分类方法中需要专家经验确定分类阈值的复杂过程。     

结合空间信息的EDCC测度光谱匹配分类方法

光谱匹配分类方法以光谱相似性测度为分类准则,一种相似性测度只对应于光谱曲线的一种特征,用于光谱匹配分类效果并不好;组合不同类型的相似性测度能够有效改善分类效果,但光谱匹配分类往往忽略了相邻像元间的相关性。为了更好地利用空间信息,提高光谱匹配分类精度,首先组合欧氏距离测度和相关系数测度,得到欧氏距离-相关系数测度;其次通过加入空间乘子,得到结合空间信息的欧氏距离-相关系数测度,从而在光谱匹配分类中增加了空间信息约束。采用两组高光谱影像进行实验验证,结果表明,相比于单一相似性测度及组合相似性测度,结合空间信息的欧氏距离-相关系数测度用于光谱匹配分类能够有效改善分类精度。     

Multiple spectral similarity metrics for surface materials identification using hyperspectral data

Modern hyperspectral imaging and non-imaging spectroradiometer has the capability to acquire high-resolution spectral reflectance data required for surface materials identification and mapping. Spectral similarity metrics, due to their mathematical simplicity and insensitiveness to the number of reference labelled spectra, have been increasingly used for material mapping by labelling reflectance spectra in hyperspectral data labelling. For a particular hyperspectral data set, the accuracy of spectral labelling depends considerably upon the degree of unambiguous spectral matching achieved by the spectral similarity metric used. In this work, we propose a new methodology for quantifying spectral similarity for hyperspectral data labelling for surface materials identification. Developed adopting the multiple classifier system architecture, the proposed methodology unifies into a single framework the differential performances of eight different spectral similarity metrics for the quantification of spectral matching for surface materials. The proposed methodology has been implemented on two types of hyperspectral data viz. image (airborne hyperspectral images) and non-image (library spectra) for numerous surface materials identification. Further, the performance of the proposed methodology has been compared with the support vector machines (SVM) approach, and with all the base spectral similarity metrics. The results indicate that, for the hyperspectral images, the performance of the proposed methodology is comparable with that of the SVM. For the library spectra, the proposed methodology shows a consistently higher (increase of about 30% when compared to SVM) classification accuracy. The proposed methodology has the potential to serve as a general library search method for materials identification using hyperspectral data.     

Hyperion高光谱影像坏线修复的局部空间-光谱相似性测度方法

Hyperion高光谱影像中的坏线将直接影响后续应用的准确性。针对Hyperion高光谱辐射率数据的特点,考虑影像中坏线像元与邻近像元在空间和光谱上的相似性,提出了一种局部空间-光谱相似性测度（local spectral-spatial similarity measure,LS₃M）,以实现对Hyperion高光谱数据的描述和坏线修复。LS₃M由空间和光谱两部分的相似性测度构成,前者为欧氏距离度量,后者组合了Canberra距离和光谱相关角（spectral correlation angle,SCA）。考虑到Hyperion高光谱不同波段的辐射率特性,引入信息熵对SCA进行约束。针对相似像元的邻近搜索问题,引入相似度均值与方差对光谱相似性阈值进行动态调整。为验证该方法的有效性,选取了沙漠、草原、森林、城郊、沿海城市和内陆城市6种典型场景的Hyperion高光谱数据进行模拟坏线的定量误差分析和真实坏线的定性评价;通过与邻域均值法及常规光谱相似性测度的对比,证实LS₃M法坏线修复精度更高,稳定性更好。     

高光谱遥感光谱相似性度量算法与若干新方法研究

提出了一种新的光谱相似性度量算法分类体系。在归纳算法的基础上，根据不同的度量原理与实现簋略，结合应用需求，提出了基于光谱多边形的测度、四值编码、十进制编码、树状变换测度及基于小波变换的测度等新方法，这些方法能够应用于分类、检索等的相似性度量中。     

鲁棒多特征谱聚类的高光谱影像波段选择

传统谱聚类的高光谱影像波段选择模型中,采用的波段相似矩阵受到噪声或异常值的影响且仅能表征波段的单一相似特征,导致波段子集的选取结果受到限制.本文从波段选择的目的 出发,提出鲁棒多特征谱聚类方法,整合多个特征的波段相似矩阵来形成综合相似矩阵以解决上述问题.该方法假设4种相似性度量包括光谱信息散度、光谱角度距离、波段相关性...     

Hyperspectral image noise reduction based on rank-1 tensor decomposition

In this study, a novel noise reduction algorithm for hyperspectral imagery (HSI) is proposed based on high-order rank-1 tensor decomposition. The hyperspectral data cube is considered as a three-order tensor that is able to jointly treat both the spatial and spectral modes. Subsequently, the rank-1 tensor decomposition (R1TD) algorithm is applied to the tensor data, which takes into account both the spatial and spectral information of the hyperspectral data cube. A noise-reduced hyperspectral image is then obtained by combining the rank-1 tensors using an eigenvalue intensity sorting and reconstruction technique. Compared with the existing noise reduction methods such as the conventional channel-by-channel approaches and the recently developed multidimensional filter, the spatial–spectral adaptive total variation filter, experiments with both synthetic noisy data and real HSI data reveal that the proposed R1TD algorithm significantly improves the HSI data quality in terms of both visual inspection and image quality indices. The subsequent image classification results further validate the effectiveness of the proposed HSI noise reduction algorithm.     

天宫一号高光谱数据相关检测法蚀变信息提取

天宫一号高光谱成像仪是目前中国空间分辨率和光谱综合指标最高的星载光谱成像仪.针对天宫一号高光谱数据,提出了一种基于波段相关检测的蚀变信息提取方法.该方法在对天宫一号高光谱数据进行波段相关检测提取蚀变异常特征波段的基础上,结合异常探测、端元提取和光谱匹配等方法的各自优势进行天高一号高光谱数据的蚀变信息提取.利用该法成功提取了天宫一号高光谱数据中的Al-OH矿物蚀变异常及4种蚀变矿物,结果表明该方法可以有效提取天宫一号高光谱数据中的蚀变信息,有助于天宫一号高光谱数据在地质矿产资源调查中发挥巨大的应用潜力.     

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。