基于核极限学习的空谱联合高光谱图像分类方法与系统实现

来源 :南京理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:gengkc
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高光谱遥感技术可以获取从可见光到短波红外甚至热红外波段范围内光谱分辨率为纳米级的图像数据,包含丰富的光谱、辐射和空间信息,可广泛应用在环境监测、军事侦察、地质勘探等领域。高光谱图像分类是高光谱图像处理的关键环节,受到研究人员的广泛关注。高光谱图像分类的实质就是给每个像元分配一个类别标签,从而产生一张地物分布图,可以精准地反映真实的地物分布情况,有利于研究人员从中发现和认识规律,为之后的其他高光谱图像处理任务提供基础。高光谱图像分类现在面临的主要挑战包括:有限的训练样本和高维度的不平衡,混合像元的存在,难于整合光谱信息和空间信息来充分利用其互补性,几何形状非常复杂,光谱波段多,计算量大。论文以极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)作为基本框架,利用其训练速度快,分类效果好,泛化能力强的特点解决高光谱图像分类问题。本文在分析提取高光谱图像空间信息和光谱特征的基础上,结合核极限学习机(Kernel ELM,KELM)框架,提出了一套基于空谱联合核和多特征融合的高光谱图像空谱联合分类模型和算法,设计实现了相应的软件系统,并通过真实高光谱图像数据的实验验证了本文分类方法和系统的有效性。论文主要工作包括:(1)提出了 一种基于邻域滤波核极限学习机的高光谱图像空谱联合分类模型和算法。论文在分析高斯径向基核,线性整合空间和光谱信息的组合核(Composite Kernel,CK)等经典核方法的基础上,采用空谱联合核充分提取高光谱图像的空间和光谱信息,提出了基于邻域滤波核极限学习机的高光谱图像空谱联合分类方法。基于AVIRIS Indian Pines和ROSIS University of Pavia等真实高光谱图像的分类实验表明:该方法分类精度高,尤其适用于小训练样本的情况。(2)提出了基于空谱多特征融合的核极限学习机高光谱图像分类方法。论文针对常用的核极限学习机分类模型中特征选择单一的问题,采用主成分分析(Principal ComponentAnalysis,PCA)提取光谱特征,利用局部二值模式(LocalBinary Patterns,LBP),Gabor滤波和拓展形态学多属性剖面(Extended Multiattribute Profiles,EMAP)分别提取局部纹理特征,全局纹理特征和几何结构特征,然后基于softmax的概率核极限学习机(Probabilistic KELM,PKELM)分别对每种特征进行软决策分类,并设计了一种决策级多特征融合分类方法综合各特征的软决策分类结果,最后运用马尔科夫随机场(Markov Random Field,MRF)加入邻域像元空间相关性,进一步提高分类精度。实验表明,本文所提出的模型和算法可以实现鲁棒、高效的高光谱图像分类,在训练样本较少的情况下也可以获得较好的分类精度。(3)在上述模型和算法的基础上,基于Matlab GUI框架设计实现了一套高光谱遥感图像分类软件系统,主要包括高光谱图像管理与显示,特征提取,高光谱图像分类以及分析等模块,给出了整个系统框架、主要流程设计以及软件核心模块的开发实现和测试。
其他文献
近年来,深度学习被广泛应用于图像处理、自然语言处理等各种领域,其成功源于大数据、算法模型和计算能力的共同发展。为了提高深度学习模型的普适性,数据集和模型规模不断增
虚拟飞行试验技术是用于研究飞行器控制规律的一种风洞试验技术,它以虚拟飞行试验装置为支撑,通过飞行控制系统操纵飞行器模型,使其在风洞来流下自由运动,模拟飞行器真实机动
二氧化硫减排是我国“十二五”主要污染物减排最重要的任务之一,这是我国二氧化硫排放基数太大、而环境容量有限的必然选择。本文首先对济南市某热源厂58MW燃煤层燃锅炉原有
机器人在生产生活领域的广泛应用,不仅能够帮助人类摆脱繁重、重复及危险的劳动,同时会大大提高任务作业的质量和效率。机器人自主操作操作能力的提升成为目前重要的发展趋势
随着教育信息化的不断普及,推动了智能录播系统的发展。智能录播系统可以推进学校精品课程建设,很大程度地促进了学校教学研究与管理研究的深度,为教育信息化的进一步发展积
表面增强拉曼光谱技术(SERS)作为一种检测手段,具有高灵敏度,高特异性,低样品损耗,检测速度快等优点,在生物检测,材料科学等研究领域拥有巨大潜力。基于这一技术的生物传感器,
随着近些年来计算机技术的不断发展,使用互联网的民众越来越多。人们在获取互联网信息时逐渐没有了耐心,更倾向于通过手机信息、新闻网站、微博、即时通信等方式来获得自己想
人脸识别作为目前最热门的生物识别技术之一。它已被广泛运用到安保、通行、司法等领域。但是在实际环境下人脸识别的准确率易受光照强度、姿态、遮挡等诸多因素的影响,因此
随着现代城市的发展,人均车辆拥有量的增加,交通堵塞逐渐成为影响城市发展的重要瓶颈。交通拥堵所造成的的通勤时间过长、资源浪费、环境污染问题日益受到关注。而在日常生活
复式交分道岔大量铺设在到达场、编组场和出发场等重要的衔接咽喉区,是室外结构最为复杂的道岔类型。作为实现铁路运输中行驶车辆线路变换的重要设备,在工作过程中复式交分道