参数自适应的半监督复合核支持向量机图像分类

半监督复合核支持向量机在构造聚类核时,普遍存在复杂度高、不适于大规模图像分类的问题;且K均值(K-means)图像聚类的参数难以估计。针对上述问题,提出基于均值漂移(Mean-Shift)参数自适应的半监督复合核支持向量机图像分类方法。结合Mean-Shift对像素点进行聚类分析以避免K-means图像聚类的局限性;利用图像的结构特征自适应算法参数以避免算法的波动性;由Mean-Shift结果构造Mean Map聚类核以增强同一聚类中的样本属于同一类别的可能性,使复合核更好地指导支持向量机对图像分类。实验验证了改进的聚类算法和参数取值方法可以更好地获取图像的聚类信息,使算法对普通图像和加噪图像的分类正确率较对比的半监督算法一般情况下提高1~7个百分点,且对于较大规模图像也有一定适用性,能够更高效、更稳定地进行图像分类。     

基于SSKM算法的遥感图像半监督聚类

半监督聚类是近几年提出的一种新的聚类方法,具有良好的聚类性能,但是,它们绝大多数都需要有完整的先验信息,即对于所有的样本类别,都需要有至少一个标签数据。本文提出了一种基于不完整信息的遥感图像半监督聚类方法——SSKM聚类算法,算法利用部分样本类别的先验信息,辅助遥感图像聚类。实验表明,相比于传统的K均值聚类,该算法能够有效地改善遥感图像的聚类效果。     

一种鲁棒性的遥感图像地域分类新方法

目前遥感图像分类算法面临的主要问题是分类精度与算法复杂度的矛盾及算法缺乏鲁棒性。为此,提出了一种基于特征空间重采样的非参数化核密度估计聚类与边缘检测相融合的多模型鲁棒性遥感图像分类方法。首先对遥感图像进行边缘检测以获取图像中每个像素的边缘梯度和方向信息;然后利用重采样策略,在联合域中对新的样本集合进行加权均值平移滤波,找到图像各区域的核密度函数局部最大值,通过迭代移动附近的数据点到此局部最大值;最后对各个分割区域进行合并,得到最终的分类图。实验结果表明,算法可获得高精度的遥感图像分类结果,且具有很强的鲁棒性。     

遥感图像非监督计算机分类方法的研究

通过对几种常用的非监督计算机遥感图像分类方法,如k-means、层次聚类和神经网络的分析研究发现,由于这些方法不能克服数据噪声点的影响,输出结果对输入参数依赖性较大,使其对图像的分类效果受到影响。为了提高图像的非监督分类效果。本文提出了一种基于密度和自适应密度可达聚类算法。实验分析表明,与常用的分类方法相比,该算法具有良好的分类效果。     

一种鲁棒性的遥感图像地域分类新方法

目前遥感图像分类算法面临的主要问题是分类精度与算法复杂度的矛盾及算法缺乏鲁棒性。为此,提出了一种基于特征空间重采样的非参数化核密度估计聚类与边缘检测相融合的多模型鲁棒性遥感图像分类方法。首先对遥感图像进行边缘检测以获取图像中每个像素的边缘梯度和方向信息;然后利用重采样策略,在联合域中对新的样本集合进行加权均值平移滤波,找到图像各区域的核密度函数局部最大值,通过迭代移动附近的数据点到此局部最大值;最后对各个分割区域进行合并,得到最终的分类图。实验结果表明,算法可获得高精度的遥感图像分类结果,且具有很强的鲁棒性。     

基于中点密度函数的模糊聚类算法

针对传统模糊C-均值(FCM)聚类算法初始聚类中心不确定,且需要人为预先设定聚类类别数,从而导致结果不准确的问题,提出了一种基于中点密度函数的模糊聚类算法。首先,结合逐步回归思想作为初始聚类中心选取的方法,避免收敛结果陷入局部循环;其次,确定可能的聚类类别数目;最后,对结果进行重叠度和分离度的模糊聚类有效性指标判定,确定最佳的聚类类别数。实验证明该算法与原改进C-均值聚类算法相比,减少了迭代次数,平均准确率提高了12%。实验结果表明该算法能够减少聚类的处理时间,并在平均准确率和聚类性能指标上优于对比算法。     

基于均值漂移和小波变换的彩色图像分割方法

提出一种新的彩色图像分割算法,该算法利用均值漂移算法进行初始分割,利用其分割结果确定模糊C均值聚类(FCM)算法的初始聚类中心和聚类数目,以提高FCM算法的收敛速度;利用小波变换的多分辨率特性,实现图像由粗到细的图像分割。     

基于PCA和K 均值聚类的有监督分裂层次聚类方法*

提出了一种新的基于PCA和K-均值聚类的有监督二叉分裂层次聚类方法PCASHC,用K-均值聚类进行逐次二叉聚簇分裂,选择PCA第一主成分相距最远样本点作为K-均值聚类初始聚簇中心,解决了K-均值聚类初始中心随机选择导致结果不确定的问题,用聚簇样本类别方差作为聚簇样本不纯度控制聚簇分裂水平,避免过拟合,可学习到合适的聚类数目。用四组UCI标准数据集对其进行了10折交叉验证分类误差检验,与另外七种分类器相比说明PCASHC有较高的分类精度。     

基于覆盖树的自适应均值漂移聚类算法

为解决均值漂移聚类算法聚类效果依赖于带宽参数的主观选取,以及处理密度变化大的数据集时聚类结果精确度问题,提出一种基于覆盖树的自适应均值漂移聚类算法MSCT(MeanShift based on Cover-Tree)。构建一个覆盖树数据集,在计算漂移向量过程中结合覆盖树数据集获得新的漂移向量结果KnnShift,在不同数据密度分布的数据集上都能自适应产生带宽参数,所有数据点完成漂移过程后获得聚类结果。实验结果表明,MSCT算法的聚类效果整体上优于MS、DBSCAN等算法。     

基于非参数密度估计聚类的关键帧提取方法

关键帧提取是基于内容的视频检索的一个重要的组成部分，所提取的关键帧的有效性，直接影响视频检索的结果。文中提出了一种基于非参数密度估计聚类的关键帧提取方法。首先，通过提取图像的颜色特征和运动特征，然后利用均值漂移聚类方法对融合了颜色和运动信息的特征空间进行聚类。它能自动确定类别数并具有严格的收敛陛，从而大大减少了运算量，提高了运算速度。实验证明，本方法的提取结果与人的主观视觉感知系统具有良好的一致性。     

直推式遥感图像场景零样本分类算法

针对遥感图像场景零样本分类算法中的空间类结构不一致以及域偏移问题,提出基于Sammon嵌入和谱聚类方法结合的直推式遥感图像场景零样本分类算法。首先,基于Sammon嵌入算法修正语义特征空间类原型表示,使其与视觉特征空间类原型结构对齐;其次,借助结构迁移方法得到视觉特征空间测试类原型表示;最后,针对域偏移问题,采用谱聚类方法修正视觉特征空间测试类原型,以适应测试类样本分布特点,提高场景零样本分类准确度。在两个遥感场景集（UCM和AID）上分别获得52.89%和55.93%的最高总体分类准确度,均显著优于对比方法。实验结果表明,通过显著降低视觉特征空间和语义特征空间的场景类别结构不一致性,同时减轻了域偏移问题,可实现语义特征空间类结构知识到视觉特征空间的有效迁移,大幅提升遥感场景零样本分类的准确度。     

ICA mixture model algorithm for unsupervised classification of remote sensing imagery

Conventional remote sensing classification algorithms assume that the data in each class can be modelled using a multivariate Gaussian distribution. As this assumption is often not valid in practice, conventional algorithms do not perform well. In this paper, we present an independent component analysis (ICA)‐based approach for unsupervised classification of multi/hyperspectral imagery. ICA used for a mixture model estimates the data density in each class and models class distributions with non‐Gaussian (sub‐ and super‐Gaussian) probability density functions, resulting in the ICA mixture model (ICAMM) algorithm. Independent components and the mixing matrix for each class are found using an extended information‐maximization algorithm, and the class membership probabilities for each pixel are computed. The pixel is allocated to the class having maximum class membership probability to produce a classification. We apply the ICAMM algorithm for unsupervised classification of images obtained from both multispectral and hyperspectral sensors. Four feature extraction techniques are considered as a preprocessing step to reduce the dimensionality of the hyperspectral data. The results demonstrate that the ICAMM algorithm significantly outperforms the conventional K‐means algorithm for land cover classification produced from both multi‐ and hyperspectral remote sensing images.     

基于流形学习的光学遥感图像分类

随着光学遥感图像技术的快速发展与广泛应用,对光学遥感图像的准确分类具有深远的研究意义。传统特征提取方式提取的高维特征中夹杂着许多冗余信息,分类过程可能导致过拟合现象,针对传统的线性降维算法不足以保持原始数据的内部结构,容易造成数据失真这一问题,提出基于流形学习的光学遥感图像分类算法。该算法首先提取出图像的SIFT特征,然后将流形学习运用于特征降维,最后结合支持向量机进行训练和识别。实验结果表明,在Satellite、NWPU和UCMerced实验数据中,冰川、建筑群和海滩分类精度得到了有效提高,达到85%左右;针对沙漠、岩石、水域等特殊环境遥感图像,分类精度提高了10%左右。总而言之,基于流形学习的分类算法对通过降维之后的数据能够保持在原高维空间中的拓扑结构,相似特征点能得到有效聚合,预防了"维数灾难",减少了计算量,保证了分类精度。     

结合深度学习与条件随机场的遥感图像分类

目的 为进一步提高遥感影像的分类精度,将卷积神经网络（CNN）与条件随机场（CRF）两个模型结合,提出一种新的分类方法。方法 首先采用CNN对遥感图像进行预分类,并将其类成员概率定义为CRF模型的一阶势函数;然后利用高斯核函数的线性组合定义CRF模型的二阶势函数,用全连接的邻域结构代替常见的4邻域或8邻域;接着加入区域约束,使用Mean-shift分割方法得到超像素,通过计算超像素的后验概率均值修正各像素的分类结果,鼓励连通区域结果的一致性;最后采用平均场近似算法实现整个模型的推断。结果 选用3组高分辨率遥感图像进行地物分类实验。本文方法不仅能抑制更多的分类噪声,同时还可以改善过平滑现象,保护各类地物的边缘信息。实验采用类精度、总体分类精度OA、平均分类精度AA,以及Kappa系数4个指标进行定量分析,与支持向量机（SVM）、CNN和全连接CRF相比,最终获得的各项精度均得到显著提升,其中,AA提高3.28个百分点,OA提高3.22个百分点,Kappa提高5.07个百分点。结论 将CNN与CRF两种模型融合,不仅可以获得像元本质化的特征,而且同时还考虑了图像的空间上下文信息,使分类更加准确,后加入的约束条件还能进一步保留地物目标的局部信息。本文方法适用于遥感图像分类领域,是一种精确有效的分类方法。     

基于蚁群优化与独立特征集的遥感图像实时分类算法

为了提高遥感图像的实时分类准确率与效率,提出了一种基于蚁群优化算法与独立特征集的遥感图像集实时分类算法。首先,提取遥感图像的小波域特征与颜色特征,并且组成特征向量;然后,采用蚁群优化算法对特征空间进行优化,独立地选出每个分类的显著特征集,从而降低每个子特征空间的维度;最终,每个分类独立地训练一个极限学习机分类器,从而实现对遥感图像集的分类。基于公开的遥感图像数据集进行了仿真实验,结果显示本算法实现了较高的分类准确率,并且实现了较高的计算效率。     

高光谱遥感图像分类算法中的应用研究

针对高光谱遥感图像数据量大、维数高、数据之间冗余量大的特点,提出一种基于决策边界特征提取(Decision Bounda-ry Feature Extraction,DBFE)的SVM高光谱遥感图像分类算法。首先采用DBFE对高光谱遥感图像进行特征提取,消除特征之间相关性,并降低特征维数,然后采用GA对SVM参数进行优化,找到最优分类模型参数,最后采用最优分类模型对待分类的高光谱遥感图像进行分类。仿真结果表明,高光谱遥感图像分类算法提高了高光谱遥感图像分类的效率和分类正确率,说明分类方法是有效、可行的。     

基于核最小噪声分离变换的高光谱遥感影像特征提取研究

高光谱遥感影像具有高维非线性的特点,线性特征提取方法容易造成信息丢失和失真。在最小噪声分离变换(MNF)线性特征提取算法的基础上,引入核方法,提出核最小噪声分离变换(KMNF)高光谱遥感影像非线性特征提取方法。KMNF通过核函数,将样本映射到高维特征空间,在特征空间中运算线性MNF,实现原始空间中的非线性KMNF算法。进行基于KMNF的高光谱影像特征提取实验,分析样本个数对KMNF特征提取的效果,发现样本数量对KMNF特征提取的结果影响很小,较少的样本数即可达到较多样本时特征提取的效果。对比KMNF与MNF特征提取的效果,分析它们降维的效率与保留的信息量,发现KMNF总体降维效率与MNF相当,且体现出高光谱图像的非线性特征;在KMNF和MNF特征提取的基础上,利用SVM进行高光谱图像分类,KMNF+SVM的分类精度优于MNF+SVM。