基于正交线性判别分析的高光谱空谱联合分类方法
发布时间：2020-10-17 05:50
随着高光谱遥感技术的迅速发展,成像光谱仪能够捕获地物精准的光谱响应和空间细节特征,使得高光谱遥感图像富含空间信息和光谱信息。高光谱遥感图像丰富的光谱信息意味着波段数量众多,造成波段间高度冗余性与相关性不可避免。因此,高光谱遥感图像提供丰富信息的同时也为后续的分类应用带来了巨大的挑战。如何有效地挖掘与利用高光谱遥感图像自身丰富的信息来提高分类准确度是一个关键问题,受到了广泛关注。本文尝试将光谱维的特征提取、面向三维结构的空间滤波和空间上下信息的利用三方面统一到一个框架上,充分挖掘高光谱遥感图像的空间信息和光谱信息,提升高光谱遥感图像的分类准确度。本文提出一种基于正交线性判别分析空谱融合特征与马尔可夫随机场的分类算法。首先,利用正交线性判别分析对经主成分分析舍去较少分量的高光谱遥感图像进行特征提取和特征缩减;其次,将提取后的特征经三维离散小波从不同尺度、频率和方向上分解,以级联的方式获得具有正交类判别信息的空谱融合特征集;然后,将获得的有监督空谱融合特征集作为概率支持向量机的输入特征,在分类过程中引入马尔可夫随机场理论,建立相邻像元局部空谱一致性,利用空间上下文信息修正初始分类图,从而获得分类结果。在两组真实数据集上的实验结果表明,相比现有的几种算法,本文提出的算法能达到较高的总体分类准确度和Kappa系数,并且有效改善了分类地标图中的“椒盐噪声”现象和错分点。
【学位单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP751
【部分图文】：
究背景感（Remote Sensing）顾名思义可译为“遥远的感知”，从广义上可定和远距离的情况下获取被观测对象多方面特征信息的一种技术手段；为：以航空或航天摄影技术为基础，应用探测仪器借助电磁波信号来天体，利用信号与被观测对象作用机理取得相关信息，再通过分析，象的特征性质与其相应变化的综合性探测技术[1]。界上首颗地球资源技术卫星 ERTS-1 由美国于 1972 年成功发射，通过光谱传感器采集到大量地球表面的卫星图像，打开了人类从外层空间开端，使得遥感技术有着突破性进展。从此之后，遥感技术得到了世注并且被迅速发展，广泛应用于农业监测与农作物估产、海洋环境监检测以及军事侦察等领域。随着成像技术水平不断地被提升，遥感技影、彩色摄影以及多光谱遥感[2]，直到上世纪 80 年代初期，成像光谱人类对对地球系统的观测从多光谱遥感时代迈入高光谱遥感（Hyp Sensing）时代。
中红外和热红外内且连续的光谱甬道对地表物体持续遥感成像的技术，其中光谱分辨率可达到纳米数量级[3]。因此，成像光谱仪对于地球表面的同一区域通常能够采集到对应不同波长光谱通道上的数百幅图像，所捕获的高光谱遥感图像数据是一个光谱连续的立方体。图 1.1 为高光谱遥感图像成像示意，太阳辐射的信号经过大气传输到达地球表面之后，传感器不仅被动地接收到经由大气传输的地球表面物质反射的自然光，也可以捕获到地球表面物质所发射的长波红外辐射，利用辐射定标与处理可获取被观测对象的高光谱数据[4]。通过分析高光谱遥感图像成像过程可知道，成像光谱仪对高光谱遥感数据的采集起到了关键作用，它的发展能够较大地推动高光谱遥感技术的发展。随着成像技术迅速地发展，当前成像光谱仪不仅可以通过减小每个波段的带宽和增加波段数量提升高光谱遥感图像数据的光谱分辨率（Spectral Resolution），而且能够利用减小遥感器瞬时视场角（Instantaneous Field of View）提升高光谱影像数据的空间分辨率（SpatialResolution）[5]。在高光谱遥感技术方面，光谱分辨率与空间分辨率越高意味着准确识别地表物质成分的可能性越大。
它们没利用空间信息进行辅助分类。其次，“椒盐噪声”现象相对较轻与错分点相对较少的是 3DDWT 和 PCA-3D。最后是 OLDA-3D 相对最接近真实地标图。这说明有监督的 OLDA 和 3DDWT 结合提取的特征集比 3DWWT 提取的特征集更具判别性，而无监督 PCA 与 3DDWT 结合提取的特征集没有改善 3DWWT 提取的特征集所具有的判别性。SVM（58.44%） PCA（58.13%） LDA（56.33%）
【参考文献】
本文编号：2844376
【学位单位】：辽宁工程技术大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP751
【部分图文】：
究背景感（Remote Sensing）顾名思义可译为“遥远的感知”，从广义上可定和远距离的情况下获取被观测对象多方面特征信息的一种技术手段；为：以航空或航天摄影技术为基础，应用探测仪器借助电磁波信号来天体，利用信号与被观测对象作用机理取得相关信息，再通过分析，象的特征性质与其相应变化的综合性探测技术[1]。界上首颗地球资源技术卫星 ERTS-1 由美国于 1972 年成功发射，通过光谱传感器采集到大量地球表面的卫星图像，打开了人类从外层空间开端，使得遥感技术有着突破性进展。从此之后，遥感技术得到了世注并且被迅速发展，广泛应用于农业监测与农作物估产、海洋环境监检测以及军事侦察等领域。随着成像技术水平不断地被提升，遥感技影、彩色摄影以及多光谱遥感[2]，直到上世纪 80 年代初期，成像光谱人类对对地球系统的观测从多光谱遥感时代迈入高光谱遥感（Hyp Sensing）时代。
中红外和热红外内且连续的光谱甬道对地表物体持续遥感成像的技术，其中光谱分辨率可达到纳米数量级[3]。因此，成像光谱仪对于地球表面的同一区域通常能够采集到对应不同波长光谱通道上的数百幅图像，所捕获的高光谱遥感图像数据是一个光谱连续的立方体。图 1.1 为高光谱遥感图像成像示意，太阳辐射的信号经过大气传输到达地球表面之后，传感器不仅被动地接收到经由大气传输的地球表面物质反射的自然光，也可以捕获到地球表面物质所发射的长波红外辐射，利用辐射定标与处理可获取被观测对象的高光谱数据[4]。通过分析高光谱遥感图像成像过程可知道，成像光谱仪对高光谱遥感数据的采集起到了关键作用，它的发展能够较大地推动高光谱遥感技术的发展。随着成像技术迅速地发展，当前成像光谱仪不仅可以通过减小每个波段的带宽和增加波段数量提升高光谱遥感图像数据的光谱分辨率（Spectral Resolution），而且能够利用减小遥感器瞬时视场角（Instantaneous Field of View）提升高光谱影像数据的空间分辨率（SpatialResolution）[5]。在高光谱遥感技术方面，光谱分辨率与空间分辨率越高意味着准确识别地表物质成分的可能性越大。
它们没利用空间信息进行辅助分类。其次，“椒盐噪声”现象相对较轻与错分点相对较少的是 3DDWT 和 PCA-3D。最后是 OLDA-3D 相对最接近真实地标图。这说明有监督的 OLDA 和 3DDWT 结合提取的特征集比 3DWWT 提取的特征集更具判别性，而无监督 PCA 与 3DDWT 结合提取的特征集没有改善 3DWWT 提取的特征集所具有的判别性。SVM（58.44%） PCA（58.13%） LDA（56.33%）
【参考文献】
相关期刊论文 前2条
1 李娜;李咏洁;赵慧洁;曹扬;;基于光谱与空间特征结合的改进高光谱数据分类算法[J];光谱学与光谱分析;2014年02期
2 谭琨;杜培军;郑辉;;支持向量机在空间信息处理领域的应用研究[J];测绘科学;2007年02期
本文编号：2844376
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