一种用于立体图像匹配的改进置信传播算法

给出了一种用于立体图像匹配的改进置信传播算法.基于视差场的连续性假设,传统视差估计置信传播算法将稠密视差场抽象为一种马尔可夫场,置信传播在消息双向传递的马尔可夫网络上进行.考虑到在物体遮挡区域视差场并不连续,首先采用基于初始视差估计的交叉不稳定检测技术检测出遮挡区域,将稠密视差场更加精确地抽象为一种马尔可夫场和贝叶斯场的混合场,置信传播在马尔可夫和贝叶斯的混合网络上进行,使得遮挡区域像素视差信息不传递给非遮挡区域,提高了视差估计精度并降低了算法复杂度.采用Middlebury网站提供的标准测试图像对本文算法进行了客观评估,实验结果表明,本文算法同时具有较好的视差估计精度和运算效率.     

基于改进朴素贝叶斯的区间不确定性数据分类方法

基于Parzen窗的朴素贝叶斯在区间不确定性数据分类中存在计算复杂度高、空间需求大的不足。针对该问题,提出一种改进的区间不确定性数据分类方法IU-PNBC。首先采用Parzen窗估计区间样本的类条件概率密度函数(CCPDF);然后通过代数插值得到类条件概率密度函数的近似函数;最后利用近似代数插值函数计算样本的后验概率, 并用于预测。通过人工生成的仿真数据和UCI标准数据集验证了算法假设的合理性以及插值点数对IU-PNBC算法分类精度的影响。实验结果表明,当插值点数大于15时,IU-PNBC算法的分类精度趋于稳定,且插值点数越多,算法分类精度越高;该算法可以避免原Parzen窗估计对训练样本的依赖, 并有效降低计算复杂度;同时由于该算法具有远低于基于Parzen窗的朴素贝叶斯的运行时间和空间需求, 因此适合解决数据量较大的区间不确定性数据分类问题。     

样本优化选择的高光谱图像分类

目的 高光谱分类问题中,由于类内光谱特性存在差异性,导致常规的随机样本选择策略无法保证训练样本均匀覆盖样本空间。针对这一问题,提出基于类内再聚类的样本空间优化策略。同时为了进一步提高分类精度,针对低置信度分类结果,提出基于邻域高置信信息的修正策略。方法 采用FCM（fuzzy C-means）聚类算法对每类样本进行类内再聚类,在所聚的每个子类内选择适当样本。利用两个简单分类器SVM（support vector machine）和SRC（sparse representation-based classifier）,对分类结果进行一致性检测,确定高、低置信区域,对低置信区域,利用主成分图作为引导图对置信度图进行滤波,使得高置信信息向低置信区域传播,从而修正低置信区域分类结果。以上策略可以保证即便在较少的训练样本的情况下,也能够训练出较高的分类器,大幅度提高分类精度。结果 使用3组实验数据,根据样本比例设置两组实验与经典以及最新分类算法进行对比。实验结果表明,本文算法均取得很大改进,尤其在样本比例较小的实验中效果显著。在小比例（一般样本选取比例的十分之一）训练样本实验中,对于India Pines数据集,OA（overall accuracy）值高达90.48%;在Salinas数据集上能达到99.68%;同样,PaviaU数据集的OA值为98.54%。3组数据集的OA值均比其他算法高出4% 6%。结论 综上表明,本文算法通过样本空间优化策略选取有代表性、均衡性的样本,保证小比例样本下分类精度依然显著;基于邻域高置信信息的修正策略起到很好的优化效果。同时,本文算法适应多种数据集,具有很好的鲁棒性。     

一种基于线性邻域传播的加权K近邻算法

为提高高光谱遥感影像在训练样本不足时的分类精度,提出一种基于线性邻域传播的改进加权K近邻算法.采用线性邻域传播(LNP)算法获取无标签数据属于各类别的概率,将其作为类别信息,以增加训练样本数量,提高K近邻算法的分类效果,并降低错误分类带来的风险.实验结果表明,对于高光谱遥感影像,该算法具有较好的分类效果,优于传统的KNN算法、距离加权KNN算法以及LNP等半监督分类算法.     

用于虚拟广告系统的视频对象分割算法

在虚拟广告系统中,视频对象分割是其中最为关键的技术之一。在兼顾分割精度和实时性的原则上,提出了一种基于置信传播的视频运动对象分割算法。算法先建立背景、阴影和前景的统计模型,再结合马尔可夫随机场对像素空间相关性建模,最后利用置信传播算法完成有效的视频对象分割。实验结果表明算法具有良好的性能,并在虚拟广告系统中得到成功应用。     

一种改进的高斯混合概率假设密度SLAM算法

针对高斯混合概率假设密度SLAM(GMPHD-SLAM)算法存在的估计精度低和计算代价高的问题,提出一种无迹高斯混合概率假设密度SLAM算法(unscented-GMPHD-SLAM).其主要特点在于:将无迹卡尔曼滤波器应用于机器人位姿粒子权重计算及概率假设密度更新过程中,可提高算法整体估计性能;将更新的高斯项按照传感器视域分类,有效降低了算法计算量.通过仿真实验,将所提出算法与传统PHD-SLAM算法进行比较,结果表明该算法在提高估计精度和降低计算负担方面是十分有效的.     

多线性局部与全局保持嵌入在高光谱遥感影像分类中的应用

针对一般流形学习算法在学习高光谱数据的多流形结构时存在的不足,提出一种基于线性局部与全局保持嵌入(LLGPE)的多流形学习算法.对于分布在不同流形上的高维观测数据,利用LLGPE算法学习每类分组数据的内蕴特征;然后通过遗传算法搜索每类数据的本质维数;最后根据重构误差最小化准则确定样本所属的类别.在HYDICE高光谱数据集上的分类识别实验结果表明,文中算法能够有效地揭示高维空间中数据的内蕴几何结构;在每类随机选取2,4,6个训练样本的情况下,该算法的总体分类精度比其他流形学习算法分别提高了约3.5%,6.9%和7.2%,且分类精度也有明显的提高.     

基于DS聚类的高光谱图像集成分类算法

针对高光谱遥感图像维数高、样本少导致分类精度低的问题,提出一种基于DS聚类的高光谱图像集成分类算法(DSCEA)。首先,根据高光谱数据特点,从整体波段中随机选择一定数量的波段,构成不同的训练样本;其次,分析图像的空谱信息,构造无向加权图,利用优势集(DS)聚类方法得到最大特征差异的波段子集;最后,根据不同样本,利用支持向量机训练具有差异的单个分类器,采用多数表决法集成最终分类器,实现对高光谱遥感图像的分类。在Indian Pines数据集上DSCEA算法的分类精度最高可达到84.61%,在Pavia University数据集上最高可达到91.89%,实验结果表明DSCEA算法可以有效的解决高光谱分类问题。     

基于边缘保持滤波的高光谱影像光谱-空间联合分类

针对高光谱遥感影像分类过程中,高维数据引起的"维数灾难"以及空间邻域一致性信息没有得到充分利用的问题,提出一种基于边缘保持滤波（Edge-preserving filtering,EPF）的高光谱影像光谱-空间联合分类算法.该算法首先进行波段子集划分和主成分提取,构造新的低维特征集,在保存影像结构信息的前提下降低数据维度;其次利用支持向量机（Support vector machine,SVM）获得低维特征集的初始分类概率图;然后利用原始影像主成分对初始分类概率图进行边缘保持滤波,融合光谱信息和空间信息;最后根据滤波后分类概率图对应像素点值的大小确定每个像素的类别.在Indian Pines和Pavia University两组高光谱数据上进行仿真实验,相同实验条件下,本文算法都获得最高分类精度和最少的时间消耗.仿真结果表明本文算法在高光谱遥感影像分类任务中具有明显的优势.     

基于预检验的快速随机抽样一致性算法

随机抽样一致性算法MNSAC(random sample consensus)是在计算机视觉领域内应用最广泛的Robust 估计算法之一,但是MNSAC算法计算效率较低.提出一种基于模型参数预检验的快速MNSAC算法(preview model parameters evaluation MNSAC,简称PEMNSAC).算法在RANSAC算法模型参数检验前,加入预检验过程,在保证计算结果置信概率不变的前提下,过滤掉大量偏差较大的模型参数,提高了MNSAC算法的整体效率.模拟数据和真实图像数据实验结果表明,此算法和MNSAC算法计算精度保持一致,计算速度高于MNSAC算法.     

基于Boosting的高光谱遥感切空间协同表示集成学习方法

近年来,协同表示分类(Collaborative Representation Classification,CRC)算法成为高光谱遥感影像分类的研究热点,尤其是切空间协同表示分类(Tangent Space Collaborative Representation,TCRC)利用切平面估计测试样本的局部流形,其分类精度得到了显著提高。为进一步提升高光谱遥感影像分类的准确性和可靠性,提出了基于Boosting的高光谱遥感影像切空间协同表示分类算法(Boosting-based Tangent Space Collaborative Representation Classification,Boost TCRC)。Boost TCRC算法采用TCRC算法作为基分类器,通过Boosting原理自适应地调整训练样本的权重,增大错分样本的权重从而使得分类器专注于较难分类的训练样本,然后在基于残差域融合时根据基分类器的分类表现赋予其权重,最终采用最小重构误差的原则对测试样本进行分类。实验采用HyMap(Hyperspectral Mapper)和AVIRIS(Airbone Visible Infrared Imaging Spectrometer)等高光谱遥感影像数据对所提出算法的性能进行了综合评价,结果表明：基于Boosting的集成方式可有效提升TCRC算法的分类效果。针对HyMap数据,Boost TCRC算法总体分类精度和Kappa系数分别为93.73%和0.920 8,两种精度指标分别高于TCRC算法2.82%和0.032 3,同时分别高于AdaBoost ELM算法1.81%和0.022 5。对于AVIRIS数据,Boost TCRC算法总体分类精度和kappa系数为84.11%和0.812 0,两种精度指标分别高于TCRC算法3.97%和0.049 3,同时分别高于AdaBoost ELM算法12.02%和0.143 6。     

高光谱影像的BDT-SVM地物分类算法与应用

面对海量数据的特征空间高维性及训练样本的有限性,高光谱遥感影像若采用常规统计模式的分类方法难以获得较好的分类结果。因此探讨支持向量机(SVM)分类器的基本原理,针对EO-1Hyperion高光谱影像的分类特点及现有多类SVM算法所存在的训练时间长及分类精度低等问题,引入二叉决策树SVM(BDT-SVM)分类算法,并提出一种新的类间分离度定义方法及相应的客观确定二叉树结构的策略,由此生成改进的BDT-SVM算法。实验结果表明:与其他多类分类方法相比,基于改进的BDT-SVM算法的高光谱影像地物分类效果更好,总体精度达到90.96%,Kappa系数为0.89,该算法还解决了经典SVM多类分类可能存在的不可分区域问题。     

二阶中心差分粒子滤波FastSLAM算法

为改善SLAM算法中非线性系统状态估计精度不高,计算繁杂的问题,本文创新性地提出了基于二阶中心差分滤波并融合最新观测数据来产生建议分布函数的新算法。新算法基于二阶sterling插值公式处理SLAM中的非线性系统问题,无须计算雅可比矩阵,容易实现。此外,该算法使用Cholesky分解技术,在SLAM概率估计中直接依据协方差平方根因子进行传播,保证协方差矩阵正定性的同时减小了局部线性化的截断误差。仿真试验表明,在粒子数相同的情况下,二阶中心差分FastSLAM(SOFastSLAM)在不同噪声条件下的估计精度均优于FastSLAM2.0、UFastSLAM算法,且用时最少,证实了SOFastSLAM算法的优越性。     

基于多类数据分类的改进克隆选择算法

针对传统的克隆选择算法(CSA)只依次单独针对某一类样本数据进行监督学习从而造成分类效率和精确度不高的问题,提出一种基于改进克隆选择算法的多类监督分类算法。算法通过进化学习可以同时获得多类样本数据的最佳聚类中心,进化过程中抗体适度值的计算综合考虑各类的类内相似性和类间差异性,从而保证得到的最佳聚类中心更具代表性。后续的分类实验中,分别利用常用的4组UCI数据和红树林多光谱TM遥感图像对算法进行验证,实验结果表明遥感图像的分类总精度达到92%,Kappa系数为0.91,UCI数据分类结果也较好,证明该算法是一种有效的多类数据分类算法。     

基于PSO的Markov随机场在医学图像分割中的应用

研究了应用粒子群优化算法（PSO）优化Markov随机场方法对磁共振图像进行分割的算法。建立了基于马尔可夫随机场的图像分割模型,针对马尔可夫随机场图像模型的局部相关特性和最大后验概率估计,将粒子群优化算法应用于该模型,快速获得图像分割目标的全局最优解。实验数据表明该方法的高效性。     

基于MFA与kNNS算法的高光谱遥感影像分类

为了研究高光谱影像数据的维数约简和分类问题,提出了一种基于边际费希尔分析(MFA)和kNNS的高光谱遥感影像数据分类算法。该方法利用数据的类别信息,通过MFA将高光谱数据从高维观测空间投影到低维流形空间,然后利用邻域内多个近邻点的信息通过kNNS分类器对低维空间中的数据进行分类。在Urban、Washington和Indian Pine数据集上的分类识别实验表明,该方法能够较为有效地发现高维空间中数据的内蕴结构,在每类随机选取4,6,8个训练样本的情况下,该方法的总体分类精度能够比其他算法提高3.7%～8.5%,分类精度有了明显的提高。     

基于概率无向图模型的近邻传播聚类算法

针对近邻传播聚类算法偏向参数难选定、生成的簇数目偏多等问题,提出一种概率无向图模型的近邻传播聚类算法.首先为样本数据构建概率无向图模型,利用极大团和势函数计算无向图中数据样本的概率密度,将此概率密度作为一种聚类先验知识注入近邻传播算法的偏向参数中,提高算法的聚类效率;并用高斯降噪和簇归并方法进一步提升算法的聚类精度.在UCI数据集上的实验结果表明,所提出算法的聚类效率和精度均优于相比较的同类算法.     

小波包信息熵特征矢量光谱角高光谱影像分类

目的 针对高光谱数据波段多、数据存在冗余的特点,将小波包信息熵特征引入到高光谱遥感分类中。方法 通过对光谱曲线进行小波包分解变换,定义了小波包信息熵特征矢量光谱角分类方法(WPE-SAM),基于USGS光谱库中4种矿物光谱数据的分析表明,WPE-SAM可增大类间地物的可区分性。在特征矢量空间对Salina高光谱影像进行分类计算,并讨论了小波包最佳分解层的确定,分析了WPE-SAM与光谱角制图(SAM)方法的分类精度。结果 Salina数据实例计算表明：小波包信息熵矢量能较好地描述原始光谱特征,WPE-SAM分类方法可行,总体分类精度(OA)由SAM的78.62%提高到WPE-SAM的78.66%,Kappa系数由0.769 0增加到0.769 5,平均分类精度(AA)由83.14%提高到84.18%。此外,通过Pavia数据验证了WPE-SAM分类方法具有较强的普适性。结论 小波包信息熵特征可较好地表示原始光谱波峰、波谷等特征信息,定义的小波包信息熵特征矢量光谱角分类方法(WPE-SAM)可增大类间地物可区分性,有利于分类。实验结果表明,WPE-SAM分类方法技术可行,总体精度及Kappa系数较SAM有一定的提高,且有较强的普适性。但WPE-SAM方法精度与效率有待进一步提高。     

基于局部连续性与全局相似性的光谱保持型亚像元映射

遥感图像的像元级分类精度受混合像元的影响. 亚像元映射以像元分解获得的丰度值为基础,在地物分布规律的约束下,细化估计各类地物的亚像元级分布模式. 本文同时考虑了地物分布的空间与光谱信息,提出了一种基于局部连续性与全局相似性的光谱保持型亚像元映射算法. 针对地物的空间分布特性,提出了利用类内离散度对局部连续性进行建模,并通过相似分布像元表示误差引入全局相似性约束项. 针对地物的光谱特性,采用最小化光谱误差约束了亚像元映射过程中的光谱无失真性. 模拟数据与真实数据上的实验结果表明,本文算法比其他同类算法具有更高的估计精度,且更适合于实际应用.     

基于双通道变分自编码器的高光谱图像分类

针对现有高光谱图像变分自编码器（variational autoencoder,VAE）分类算法存在空间和光谱特征利用效率低的问题,提出一种基于双通道变分自编码器的高光谱图像深度学习分类算法。通过构建一维条件变分自编码器（conditional variational autoencoder,CVAE）特征提取框架和二维循环通道条件变分自编码（channel-recurrent conditional variational autoencoders,CRCVAE）特征提取框架分别提取高光谱图像的光谱特征和空间特征,将光谱特征向量和空间特征向量叠加形成空谱联合特征向量,将联合特征送入Softmax分类器中进行分类。在Indian pines和Pavia University两种高光谱数据集上进行了分析验证,实验结果显示,与其他算法相比,提出的算法在总分类精度、平均分类精度和Kappa系数等评价指标上至少提高了3.40、2.75和3.57个百分点,结果显示提出的算法得到了最高的分类精度和更好的可视化效果。