基于激光内调制技术的高光谱数据可视化挖掘系统设计
发布时间：2021-01-23 11:35
为了给用户提供更为直观可靠的数据挖掘结果,提高数据处理精度及效率,设计了基于激光内调制技术的高光谱数据可视化挖掘系统。首先使用激光内调制技术控制激光形成,加强激光雷达调制效率,运用基于VMD的回波信号去除图像噪声;其次构建高光谱彩色可视化模型,把评估数据降采样处理,利用像元之间彩色差别均值保证图像可分性,通过局部优化手段修改图像,实现图像可视化呈现;最后通过ENVI平台和IDL语言建立高光谱数据可视化挖掘系统,包含数据输入输出、数据重采样、数据预处理和待测目标处理4个板块。仿真实验结果表明,系统可以快速准确挖掘目标高光谱数据,观察到数据内隐藏的特征信息数据,为光谱数据分析提供有效帮助。
【文章来源】：激光杂志. 2020,41(10)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
功能板块架构图
为了验证所提方法的可靠性，将本文方法与文献[1]、文献[2]和文献[3]方法进行仿真实验对比，仿真平台是Matlab 7.0。在KDNuggets(http://www.kdnuggets.com/datasets/index.html)中选取某高光谱激光雷达遥感数据，其中，排除格式无法融合和输出板块无法匹配等应用效果较低的实验数据，剩余2 000个实验数据，将其用于振幅调制、频率调制和可视化挖掘效果测试。由图2可知，在360次迭代下，本文方法的振幅调制效果较高，说明其频率调制程度高，而其他传统方法的振幅调制效果较低，且在不同次数下皆低于本文方法，这是因为本文方法采用基于VMD的回波信号去噪算法对高光谱图像进行去噪，且利用迭代搜索变分模型最佳解来了解各个固定模态分量的中心频度及带宽，完成信号由低频至高频的合理分离。提高高光谱激光雷达成像质量。
利用核密度评估手段得到输入信号与各个模态的PDF，并通过推算其各个模态关联性，当概率分布越贴近，模态分量和输入信号的关联性越高，挖掘精度越高，由此对文献[1]、文献[2]和文献[3]方法进行对比测试。图3是4种方法的高光谱数据可视化挖掘的精度对比结果。从图3中可知，本文方法可视化挖掘正确率较高，而其他传统方法伴随数据集合的增加，其挖掘精度呈现下降趋势，这是因为该方法没有对激光回波信号进行去噪，图像质量较差，因此不能对图像中的数据进行有效挖掘。预先采用PCA把初始高光谱数据实行降维，保存涵盖初始数据信息98%的前N个主成分，可保证图像可视化的准确呈现，图4为4种方法的数据挖掘效率对比。从图4中可以看出，本文方法挖掘耗时较短，且挖掘时间曲线较为平稳，证明本文方法具备较高的稳定性;而其他3种传统方法的耗时较长，无法保证系统运行的及时性，不能满足用户的高效率操作请求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波包变换和权重光谱角制图的岩心高光谱蚀变信息提取[J]. 田青林,潘蔚,李瑶,张川,陈雪娇,余长发. 国土资源遥感. 2019(04)
[2]基于聚类降维和视觉注意机制的高光谱影像分类[J]. 曾朝平,琚丽君,张建辰. 激光与光电子学进展. 2019(21)
[3]基于拉曼高光谱成像的乳粉真伪非定向筛查新方法研究[J]. 宗婧,卜汉萍,陈达,陈晓宇,鲍蕾. 分析测试学报. 2019(10)
[4]基于波长调制技术的激光器调制特性研究[J]. 张步强,许振宇,刘建国,夏晖晖,范雪丽,聂伟,袁峰,阚瑞峰. 光谱学与光谱分析. 2019(09)
[5]L1-2空谱全变差正则化下的高光谱图像去噪[J]. 曾海金,蒋家伟,赵佳佳,王艺卓,谢晓振. 光子学报. 2019(10)
[6]基于线性混合模型的高光谱图像分布式压缩感知[J]. 陈欣,粘永健,王忠良. 红外技术. 2019(08)
[7]基于高光谱成像技术的不同产地小米判别分析[J]. 吉海彦,任占奇,饶震红. 光谱学与光谱分析. 2019(07)
[8]可见近红外波段光谱辐射采集系统的设计与应用[J]. 周安萌,刘恩超,李新,郑小兵. 应用光学. 2019(04)
[9]基于半导体激光器的780 nm高光谱分辨率激光雷达系统设计[J]. 宋跃辉,周煜东,汪丽,王玉峰,狄慧鸽,高飞,刘鹏博,华灯鑫. 中国激光. 2019(10)
[10]基于小波变换的共焦拉曼图像去噪方法[J]. 方松琼,邵荣君,邱丽荣,王允. 光学技术. 2019(03)
本文编号：2995141
【文章来源】：激光杂志. 2020,41(10)北大核心
【文章页数】：5 页
【部分图文】：
功能板块架构图
为了验证所提方法的可靠性，将本文方法与文献[1]、文献[2]和文献[3]方法进行仿真实验对比，仿真平台是Matlab 7.0。在KDNuggets(http://www.kdnuggets.com/datasets/index.html)中选取某高光谱激光雷达遥感数据，其中，排除格式无法融合和输出板块无法匹配等应用效果较低的实验数据，剩余2 000个实验数据，将其用于振幅调制、频率调制和可视化挖掘效果测试。由图2可知，在360次迭代下，本文方法的振幅调制效果较高，说明其频率调制程度高，而其他传统方法的振幅调制效果较低，且在不同次数下皆低于本文方法，这是因为本文方法采用基于VMD的回波信号去噪算法对高光谱图像进行去噪，且利用迭代搜索变分模型最佳解来了解各个固定模态分量的中心频度及带宽，完成信号由低频至高频的合理分离。提高高光谱激光雷达成像质量。
利用核密度评估手段得到输入信号与各个模态的PDF，并通过推算其各个模态关联性，当概率分布越贴近，模态分量和输入信号的关联性越高，挖掘精度越高，由此对文献[1]、文献[2]和文献[3]方法进行对比测试。图3是4种方法的高光谱数据可视化挖掘的精度对比结果。从图3中可知，本文方法可视化挖掘正确率较高，而其他传统方法伴随数据集合的增加，其挖掘精度呈现下降趋势，这是因为该方法没有对激光回波信号进行去噪，图像质量较差，因此不能对图像中的数据进行有效挖掘。预先采用PCA把初始高光谱数据实行降维，保存涵盖初始数据信息98%的前N个主成分，可保证图像可视化的准确呈现，图4为4种方法的数据挖掘效率对比。从图4中可以看出，本文方法挖掘耗时较短，且挖掘时间曲线较为平稳，证明本文方法具备较高的稳定性;而其他3种传统方法的耗时较长，无法保证系统运行的及时性，不能满足用户的高效率操作请求。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于小波包变换和权重光谱角制图的岩心高光谱蚀变信息提取[J]. 田青林,潘蔚,李瑶,张川,陈雪娇,余长发. 国土资源遥感. 2019(04)
[2]基于聚类降维和视觉注意机制的高光谱影像分类[J]. 曾朝平,琚丽君,张建辰. 激光与光电子学进展. 2019(21)
[3]基于拉曼高光谱成像的乳粉真伪非定向筛查新方法研究[J]. 宗婧,卜汉萍,陈达,陈晓宇,鲍蕾. 分析测试学报. 2019(10)
[4]基于波长调制技术的激光器调制特性研究[J]. 张步强,许振宇,刘建国,夏晖晖,范雪丽,聂伟,袁峰,阚瑞峰. 光谱学与光谱分析. 2019(09)
[5]L1-2空谱全变差正则化下的高光谱图像去噪[J]. 曾海金,蒋家伟,赵佳佳,王艺卓,谢晓振. 光子学报. 2019(10)
[6]基于线性混合模型的高光谱图像分布式压缩感知[J]. 陈欣,粘永健,王忠良. 红外技术. 2019(08)
[7]基于高光谱成像技术的不同产地小米判别分析[J]. 吉海彦,任占奇,饶震红. 光谱学与光谱分析. 2019(07)
[8]可见近红外波段光谱辐射采集系统的设计与应用[J]. 周安萌,刘恩超,李新,郑小兵. 应用光学. 2019(04)
[9]基于半导体激光器的780 nm高光谱分辨率激光雷达系统设计[J]. 宋跃辉,周煜东,汪丽,王玉峰,狄慧鸽,高飞,刘鹏博,华灯鑫. 中国激光. 2019(10)
[10]基于小波变换的共焦拉曼图像去噪方法[J]. 方松琼,邵荣君,邱丽荣,王允. 光学技术. 2019(03)
本文编号：2995141
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