طبقهبندی تصاویر ابرطیفی با استفاده از شبکه نمایش محلی ماتریس کرنل وزندار و طبقهبندیکننده ماشین بردار پشتیبان
|
بهنام اصغری بیرامی* ، مهدی مختارزاده |
دانشگاه صنعتی خواجه نصیرالدین طوسی |
|
چکیده: (473 مشاهده) |
در سالهای اخیر مدل های مبتنی بر یادگیری عمیق به منظور طبقه بندی طیفی-مکانی تصاویر ابرطیفی بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. یکی از مهمترین ویژگی های روشهای عمیق در نظر گرفتن همزمان اطلاعات مکانی و طیفی در فرایند طبقه بندی تصاویر ابرطیفی است. این مدل ها علیرغم تولید نقشه های طبقه بندی شده با دقت های بالا، از نظر محاسباتی بسیار پیچیده هستند و تنظیم دقیق پارامترهای آنها نیازمند تعداد زیادی نمونه آموزشی است. برای حل این مشکلات، نیاز به ارائه روشی با ساختار ساده تر که بتواند به طور مؤثری اطلاعات طیفی-مکانی موجود در تصویر ابرطیفی را استخراج کند، احساس می شود. در این راستا، در تحقیق حاضر روش جدیدی به منظور تولید ویژگی طیفی-مکانی از تصاویر ابرطیفی توسعه داده شده است. در روش ارائه شده از دو تکنیک نمایش محلی ماتریس کرنل وزندار و تبدیل کسر نویز کمینه به صورت پشت سر هم و تکراری به منظور تولید ویژگیهای طیفی-مکانی عمیق استفاده می شود. ویژگیهای طیفی-مکانی تولید شده از شبکه پیشنهادی که بیانگر رابطه غیرخطی محلی میان ویژگیهای استخراج شده از مؤلفههای تبدیل کسر نویز کمینه در عمق های مختلف است، در نهایت به یکدیگر الحاق شده و سپس به منظور طبقهبندی به الگوریتم ماشین بردار پشتیبان داده می شود. الگوریتم پیشنهادی بر روی دو تصویر ابرطیفی ایندین پاین و دانشگاه پاویا پیادهسازی شده است. عملکرد روش پیشنهادی این مقاله با روش طبقه بندی طیفی و چهار روش طبقه بندی طیفی-مکانی دیگر که در سالهای اخیر پیشنهاد شده اند، مقایسه شده است. مقایسه های صورت گرفته نشان می دهد که در تصویر ایندین پاین دقت روش پیشنهادی بیش از 20% و دانشگاه پاویا بیش از 10% بهتر از دقت طبقه بندی تصویر با ویژگی های طیفی است. همچنین در مقایسه با چهار روش دیگر طبقه بندی طیفی-مکانی، دقت روش پیشنهادی به طور متوسط 1% بهتر است.
|
|
واژههای کلیدی: نمایش محلی ماتریس کرنل وزن دار، طبقهبندی، ابرطیفی، تولید ویژگی |
|
متن کامل [PDF 1125 kb]
(138 دریافت)
|
نوع مطالعه: پژوهشي |
موضوع مقاله:
سنجش از دور دریافت: 1400/7/28 | پذیرش: 1401/2/11 | انتشار: 1403/3/31
|
|
|
|
|
فهرست منابع |
1. [1] Rasti B, Hong D, Hang R, Ghamisi P, Kang X, Chanussot J, Benediktsson JA, "Feature extraction for hyperspectral imagery: The evolution from shallow to deep: Overview and toolbox", IEEE Geoscience and Remote Sensing Magazine, Vol. 8(4), pp. 60-88, 2020. [ DOI:10.1109/MGRS.2020.2979764] 2. [2] B. Kumar, O. Dikshit, A. Gupta, and M. K. Singh, "Feature extraction for hyperspectral image classification: A review", International Journal of Remote Sensing, Vol. 41(16), pp. 6248-6287, 2020. [ DOI:10.1080/01431161.2020.1736732] 3. [3] B.A. Beirami. and M. Mokhtarzade, "Spatial-spectral classification of hyperspectral images based on multiple fractal-based features", Geocarto International, 37(1), pp. 231-245. 2022. [ DOI:10.1080/10106049.2020.1713232] 4. [4] Li S, Song W, Fang L, Chen Y, Ghamisi P, Benediktsson JA., "Deep learning for hyperspectral image classification: An overview", IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, 57(9), pp. 6690-6709. 2019. [ DOI:10.1109/TGRS.2019.2907932] 5. [5] Paoletti ME, Haut JM, Plaza J, Plaza A., "Deep learning classifiers for hyperspectral imaging: A review", ISPRS Journal of Photogrammetry and Remote Sensing, 158, pp. 279-317, 2019. [ DOI:10.1016/j.isprsjprs.2019.09.006] 6. [6] Y. Xu, B. Du, F. Zhang, L. Zhang, "Hyperspectral image classification via a random patches network", ISPRS journal of photogrammetry and remote sensing, Vol. 142, pp. 344-357, 2018. [ DOI:10.1016/j.isprsjprs.2018.05.014] 7. [7] TH. Chan, K. Jia, S. Gao, J. Lu, Z. Zeng, Y. Ma, "PCANet: A simple deep learning baseline for image classification?", IEEE Transactions on Image Processing, Vol. 24(12), pp. 5017-5032, 2015. [ DOI:10.1109/TIP.2015.2475625] 8. [8] L. Fang, N. He, S. Li, A. J. Plaza, J. Plaza, "A new spatial-spectral feature extraction method for hyperspectral images using local covariance matrix representation", IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 56(6), pp. 3534-3546, 2018. [ DOI:10.1109/TGRS.2018.2801387] 9. [9] G. Zhao, N. Li, B. Tu, G. Zhang, W. He, "Density peak covariance matrix for feature extraction of hyperspectral image", IEEE Geoscience and Remote Sensing Letters, Vol. 17(3), pp. 534-538, 2019. [ DOI:10.1109/LGRS.2019.2926396] 10. [10] N. He, ME. Paoletti, JM. Haut, L. Fang, S. Li, A. Plaza, J. Plaza, "Feature extraction with multiscale covariance maps for hyperspectral image classification", IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing, Vol. 57(2), pp. 755-769, 2018. [ DOI:10.1109/TGRS.2018.2860464] 11. [11] S.A. Ahmadi, and N. Mehrshad, "Spectral-spatial feature extraction method for hyperspectral images classification using multiscale superpixel and covariance map", Geocarto International, pp. 1-18, 2020. [ DOI:10.1080/10106049.2020.1734874] 12. [12] He N, Fang L, Li S, Plaza J, Plaza A, "Skip-connected covariance network for remote sensing scene classification", IEEE Transactions on Neural Networks and Learning Systems, 31(5), pp. 1461-1474, 2019. [ DOI:10.1109/TNNLS.2019.2920374] 13. [13] Zhang, J., Wang, L., Zhou, L., & Li, W, "Beyond covariance: Sice and kernel based visual feature representation", International Journal of Computer Vision, 1296(2), pp. 300-320, 2021. [ DOI:10.1007/s11263-020-01376-1] 14. [14] L. Wang, J. Zhang, L. Zhou, C. Tang, W. Li. "Beyond covariance: Feature representation with nonlinear kernel matrices", Presented at Proceedings of the IEEE International Conference on Computer Vision. Santiago, Chile, 2015. [ DOI:10.1109/ICCV.2015.519] 15. [15] AA. Green, M. Berman, P. Switzer, MD. Craig, "A transformation for ordering multispectral data in terms of image quality with implications for noise removal", IEEE Transactions on geoscience and remote sensing, Vol. 26(1), pp. 65-74, 1988. [ DOI:10.1109/36.3001] 16. [16] http://lesun.weebly.com/hyperspectral-data-set.html.
|
|
ارسال پیام به نویسنده مسئول |
|
|
Asghari Beirami B, Mokhtarzade M. The Classification of Hyperspectral Images Using the Weighted Local Kernel Matrix Network and Support Vector Machines Classifier. jgit 2024; 12 (1) :43-59 URL: http://jgit.kntu.ac.ir/article-1-860-fa.html
اصغری بیرامی بهنام، مختارزاده مهدی. طبقهبندی تصاویر ابرطیفی با استفاده از شبکه نمایش محلی ماتریس کرنل وزندار و طبقهبندیکننده ماشین بردار پشتیبان. مهندسی فناوری اطلاعات مکانی. 1403; 12 (1) :43-59 URL: http://jgit.kntu.ac.ir/article-1-860-fa.html
|