高光谱遥感影像异常目标检测研究进展

随着航空航天技术与遥感技术的不断发展,遥感影像在诸多领域的应用不断拓展,其中高光谱分辨率遥感影像具有“图谱合一”的特点,即该数据既包含了具有强大区分性的地物光谱信息,又包含了丰富的地物空间位置信息,因此高光谱数据具有非常大的应用潜力。高光谱异常目标检测问题,是在对目标先验信息未知的前提下,根据光谱与空间信息实现对区域中的异常目标的进行“盲”检测,因此其在资源调查、灾害救援等领域发挥了巨大的作用,是遥感领域非常重要的研究课题。本文针对高光谱遥感影像异常目标检测研究方向,首先总结阐述了目前高光谱异常目标检测问题的主要研究进展,根据算法原理的不同对现有主流算法进行了分类与总结,主要分成了基于统计学、基于数据表达、基于数据分解、基于深度学习等不同的种类的方法,并对每类方法的特点进行分析。随后通过对现有方法的调研、分析与总结,提出了数据库拓展、多源数据融合、算法实用化等高光谱异常检测研究未来发展的3个方向。     

高光谱遥感影像矿物自动识别与应用

在对矿物光谱特征理解与归纳的基础之上，对矿物光谱特征进行知识化表达，利用数理逻辑和一定的判别规则实现对高光谱遥感影像矿物的自动识别与批量化信息提取。在ENVI平台上，利用IDL语言开发了高光谱遥感影像矿物分层自动识别模（Mineral Auto-identification Module Basedon Spectral Identification Tree：MAIM-SIT）。该模块已经在新疆东天山哈密地区利用HyMap数据、西藏驱龙地区利用Hyperion数据以及美国Cuprite地区利用AVIRIS数据成功地进行了矿物识别，可识别的矿物或矿物组合可达10种以上，基本实现了高光谱矿物信息提取的智能化与批处理能力。     

基于光谱相关性的SVM高光谱遥感影像分类

根据高光谱遥感影像数据特点,首先利用光谱相关性进行特征选择,然后引进SVM进行高光谱遥感影像分析解译,最后利用AVIRIS影像进行试验,结果显示分类精度和时间比常规方法都有很大改善。     

高光谱遥感影像优化分类波段选择

利用粗糙集关于属性依赖性公式,本文给出一种定义遥感影像波段间相似度的方法,通过模糊聚类,得到对高光谱遥感影像原始波段集合的模糊等价划分,在每个模糊等价波段组中,选择一个代表性波段完成对原始波段集合的初步降维,基于遗传算法并结合粗糙集理论,在降维中的波段集合中进一步进行的分类波段组合的优化选择,实验结果表明,本文给出的高光谱遥感影像优化分类波段组合选择方法是非常有效的。     

高光谱遥感影像管理系统的设计与实现

由于高光谱数据的海量高维特征,使得传统的信息系统难以有效地对这些数据进行高效地存储、处理、分析、表现等管理操作.因此如何采用新的技术来开发一个能有效管理高光谱遥感影像数据的影像管理系统,是当前高光谱快速发展和深入应用的一个瓶颈之一.本文在研究的过程中,对当前影像管理系统的发展作了大量的分析,利用成熟的关系数据库和程序设计语言,开发了一个方便实用的高光谱遥感影像管理系统以管理高光遥感影像和其他遥感信息,提高影像管理效率.系统已初步实现了多景高光谱遥感影像检索,可以任意加载、导入高光谱遥感影像,运行效果良好.     

利用高光谱遥感影像纹理滤波的城市居民地识别

高光谱影像具有丰富的光谱和空间结构信息,传统的基于光谱特征的分割方法易使分割区域过于细碎,从而降低了居民地信息提取的精度。尝试将纹理信息引入到特征空间,以提高信息识别、提取的精度。纹理信息采用多尺度3D-Gabor滤波器对经过特征选择后的高光谱影像进行滤波,进一步计算纹理能量和纹理特征,然后利用多特征聚类实现图像的初步分割,最终通过形态学方法获取影像中的居民地信息。实验表明,基于3D-Gabor滤波的方法能有效地识别、提取高光谱影像中的居民地信息。     

高光谱遥感影像管理系统的设计与实现

由于高光谱数据的海量高维特征,使得传统的信息系统难以有效地对这些数据进行高效地存储、处理、分析,表现等管理操作。因此如何采用新的技术来开发一个能有效管理高光谱遥感影像数据的影像管理系统,是当前高光谱快速发展和深入应用的一个瓶颈之一。本文在研究的过程中,对当前影像管理系统的发展作了大量的分析,利用成熟的关系数据库和程序设计语言,开发了一个方便实用的高光谱遥感影像管理系统以管理高光遥感影像和其他遥感信息,提高影像管理效率。系统已初步实现了多景高光谱遥感影像检索,可以任意加载、导入高光谱遥感影像,运行效果良好。     

从高光谱遥感影像提取植被信息

遥感可以快速有效地监测大面积植被的种类、特性、长势等各类信息。高光谱遥感数据因其特有的高光谱分辨率特性使其在植被生态环境领域具有极大的应用潜力。植被信息作为生态环境评价的重要参数对区域生态环境的监测和建设具有重要的意义。本文基于云南省鹤庆县北衙的高光谱遥感数据用SAM方法对植被信息进行了提取,参考光谱使用ASD光谱辐射仪采集的植被光谱曲线。文中对高光谱遥感影像的辐射定标和大气校正进行了研究,针对影响光谱辐射仪采集的主要因素采取了相应的措施,并对光谱曲线分类及参考光谱曲线的选取进行了研究。将选取出的参考光谱曲线与大气校正后的遥感影像进行SAM匹配提取出植被信息,经过与实地调查资料比较并计算总体精度和kappa系数,计算结果达到预期精度。最后将分类结果转换为矢量图,经过投影转换为大地坐标后制作出北衙植被分布图。     

高光谱遥感影像分类研究进展

随着模式识别、机器学习、遥感技术等相关学科领域的发展,高光谱遥感影像分类研究取得快速进展。本文系统总结和评述了当前高光谱遥感影像分类的相关研究进展,在总结分类策略的基础上,重点从以核方法为代表的新型分类器设计、特征挖掘、空间-光谱分类、基于主动学习和半监督学习的分类、基于稀疏表达的分类、多分类器集成六个方面对高光谱影像像素级分类最新研究进行了综述。针对今后的研究方向,指出高光谱遥感影像分类一方面要适应大数据、智能化高光谱对地观测的发展前沿,继续引入机器学习领域的新理论、新方法,综合利用多源遥感数据、多维特征空间互补的优势,提高分类精度、分类器泛化能力和自动化程度;另一方面要关注高光谱遥感应用的需求,突出高光谱遥感记录精细光谱特征的优势,针对应用需求发展有效的分类方法。     

高光谱遥感影像的广义判别分析特征提取

高光谱遥感影像具有丰富的光谱信息,在地物分类识别方面具有明显的优势。针对复杂高光谱影像分类问题,应用了一种广义判别分析特征提取技术。将输入样本通过非线性函数映射到特征空间,在特征空间中应用线性判别特征提取方法;算法求解过程中涉及到在特征空间的内积用核函数代替,简化计算的同时也使得算法与非线性函数的具体形式无关。通过影像分类试验表明,该方法较常用特征提取方法更有利于分类精度的提高。     

结合NSCT和KPCA的高光谱遥感图像去噪

针对高光谱遥感图像易受噪声干扰,本文提出了一种基于非下采样Contourlet变换NSCT(Nonsubsampled Contourlet Transform)和核主成分分析KPCA(Kernel Principal Component Analysis)的去噪方法。首先对高光谱各波段图像进行NSCT分解;然后利用KPCA对NSCT系数进行处理,并在KPCA重构时依据各类噪声的特性选取合适的主成分;最后用处理过的系数进行逆变换得到去噪图像。实验结果表明,本文方法抑制了高光谱遥感图像中的噪声干扰,较完整地保留了原始数据的有效信息。     

高光谱遥感及其在青藏高原的应用潜力分析

高光谱遥感以其波段数目多、光谱分辨率高、带宽窄等特点受到了国内外研究者的广泛关注,它的发展可以说是遥感技术领域的巨大进步。本文主要介绍高光谱遥感的发展,以及针对高光谱影像独有的特点所要进行的数据处理方法。在此基础上,结合青藏高原独特的地理地质环境,探讨高光谱遥感在青藏高原的应用潜力。     

一种高光谱遥感图像快速谱聚类算法

为获得分类效果更优良的遥感图像分类方式并解决高光谱遥感图像分类运算速度缓慢的问题,集成Lanczos算法与谱聚类算法,探讨了高光谱遥感图像谱聚类算法应用于遥感图像分类的可行性,提出了一种面向高光谱遥感图像的快速谱聚类算法;通过对比美国圣地亚哥机场高光谱遥感图像K-均值算法与谱聚类算法的分类结果,发现面向高光谱遥感图像的谱聚类算法易于识别线性地物,且分类的速度能得到较大提升。     

改进的OIF和SVM结合的高光谱遥感影像分类

文章提出了一种结合改进的最佳指数法(OIF)和支持向量机(SVM)进行高光谱遥感影像分类新方法.利用本文提出的稳定系数进行波段初选择,根据相关系数选择波段组合生成新影像,并对新影像进行OIF计算,得到OIF值最大的波段组合为最佳波段组合;构建SVM分类器,对最佳波段组合分类;最后将分类结果与其他监督分类方法比较,并在相同核函数下与PCA和SVM结合的方法进行精度比较分析.实验结果表明,本文方法能够有效提取最佳波段组合,在SVM算法下获得较高分类精度.     

Advances in spaceborne hyperspectral remote sensing in China

With the maturation of satellite technology,Hyperspectral Remote Sensing(HRS)platforms have developed from the initial ground-based and airborne platforms into spaceborne plat-forms,which greatly promotes the civil application of HRS imagery in the fields of agriculture,forestry,and environmental monitoring.China is playing an important role in this evolution,especially in recent years,with the successful launch and operation of a series of civil hyper-spectral spacecraft and satellites,including the Shenzhou-3 spacecraft,the Gaofen-5 satellite,the SPARK satellite,the Zhuhai-1 satellite network for environmental and resources monitoring,the FengYun series of satellites for meteorological observation,and the Chang'E series of spacecraft for planetary exploration.The Chinese spaceborne HRS platforms have various new characteristics,such as the wide swath width,high spatial resolution,wide spectral range,hyperspectral satellite networks,and microsatellites.This paper focuses on the recent progress in Chinese spaceborne HRS,from the aspects of the typical satellite systems,the data processing,and the applications.In addition,the future development trends of HRS in China are also discussed and analyzed.     

半监督条件随机场的高光谱遥感图像分类

善于捕捉空间信息的条件随机场模型虽然已被应用于高光谱遥感图像分类,但条件随机场的性能受到了标注训练样本数量的制约。为解决上述问题,本文提出了一种半监督条件随机场模型用于高光谱遥感图像分类。在该模型中,首先,利用空间-光谱拉普拉斯支持向量机定义关联势函数,以利用未标注样本中包含的信息获取样本类别概率;然后,在交互势函数中嵌入未标注的空间邻域样本,以充分利用空间信息实现对样本类别概率的修正;最后,采用分布式学习策略和平均场完成半监督条件随机场的训练和推断。本文在两个公开的高光谱数据集(Indian Pines数据集,Pavia University数据集)上进行了实验。实验结果表明Kappa系数提升3.94%。     

Methods and prospects of road and linear structure automatic extraction from remote sensing images

Automatic extraction of road and linear structure from remote sensing images is a very important problem.This paper analyses several existing methods of the automatic road and linear structure extraction by using some multi-spectral remote sensing images acquired from different spatial resolutions,districts and road characteristics. Their advantages and disadvantages have been generalized.     

Methods and prospects of road and linear structure automatic extraction from remote sensing images

Automatic extraction of road and linear structure from remote sensing images is a very important problem. This paper analyses several existing methods of the automatic road and linear structure extraction by using some multi-spectral remote sensing images acquired from different spatial resolutions, districts and road characteristics. Their advantages and disadvantages have been, generalized.     

全局局部细节感知条件随机场的高分辨率遥感影像建筑物提取

条件随机场模型由于其较强的上下文信息建模能力,被广泛应用于建筑物提取任务中。然而,面对高分辨率遥感影像丰富的地物信息,基于条件随机场的提取方法存在建筑物边界模糊的问题。本文提出了一种全局局部细节感知条件随机场框架,该框架提出全局局部一体化D-LinkNet,在有效利用多尺度建筑物信息的同时保留局部结构信息,解决了传统条件随机场一元势能丢失边界信息的问题。同时,该框架融合分割先验以缓解建筑物类内光谱差异较大的影响,利用更大尺度的上下文信息来精确提取建筑物,并引入局部类别标记代价从而保持细节信息以获取清晰的建筑物边界。实验结果表明,该框架在WHU卫星和航空数据集上的精度评价指标均优于其他对比方法,其IoU分别达89.82%和91.72%,对于复杂场景下的建筑物信息能够获得较好的提取效果。     

多维遥感数据时空谱一体化存储结构设计

卫星遥感技术为我们研究全球变化提供了时间、空间、光谱多维度的海量遥感大数据,目前还没有一种针对遥感数据的多维度的特性设计的一体化存储结构。本文提出了一种多维遥感数据的组织方式,设计了SPAtial-Temporal-Spectral(SPATS)时空谱多维遥感数据一体化存储结构,定义了5种多维数据存储格式:Temporal Sequential in Band(TSB)、Temporal Sequential in Pixel(TSP)、Temporal Interleaved by Band(TIB)、Temporal Interleaved by Pixel(TIP)和Temporal Interleaved by Spectrum(TIS),设计了Multi-dimensional Data Analysis(MDA)多维数据分析模块,实现了长时间序列遥感影像的时空谱多维一体化存储,并能够进行不同维度的数据分析与显示,构建了基于不同光谱指数的时间谱影像立方体,为时空谱多维遥感数据的综合与表征提供数据组织解决方案。