深度学习驱动的高光谱图像特征提取与分类方法

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"本文提出了一种基于卷积神经网络(CNN)的高光谱图像正则化深度特征提取方法,用于解决高光谱图像(HSI)分类的问题。该方法利用多个卷积和池化层从HSI中提取非线性、判别性和不变性的深度特征,有助于图像分类和目标检测。同时,为了解决高光谱图像分类中常见的高维性和训练样本有限之间的不平衡问题,研究了L2正则化和dropout策略,防止过拟合。此外,还提出了一个结合正则化的3-D CNN特征提取模型,以提取更有效的空间-光谱特征。" 在本文中,作者深入探讨了如何利用深度学习技术,特别是卷积神经网络,来改进高光谱图像的特征提取和分类性能。高光谱图像具有丰富的光谱信息,但处理这种数据集时通常会面临两个主要挑战:一是高维度,二是训练样本数量有限。为了解决这些问题,作者提出了一种新的方法。 首先,他们设计了一个CNN架构,该架构由多个卷积层和池化层组成。这些层能够逐层学习HSI中的抽象特征,从原始像素级信息逐渐提取到更高级别的语义特征。这些深度特征不仅包含HSI的光谱信息,还包含了空间信息,使得特征具有非线性、判别性和不变性,这对于区分不同类别的地物至关重要。 其次,为了缓解高维和有限训练样本之间的不平衡,作者采用了L2正则化。L2正则化通过在损失函数中添加权重的平方和来惩罚模型的复杂度,从而减少过拟合的风险。此外,dropout策略也被引入,这是一种在训练过程中随机“丢弃”一部分神经元的方法,以强制模型学习更多冗余特征,提高泛化能力。 最后,他们进一步发展了一个3-D CNN模型,利用3-D卷积来同时考虑HSI的空间和光谱信息。结合正则化,这个模型能够提取出更有效的空间-光谱特征,这对于高光谱图像的分类至关重要,因为这类图像的特点是光谱和空间信息紧密交织。 这项工作展示了深度学习在高光谱图像处理领域的潜力,为解决高维性和样本不足问题提供了新的思路,并通过3-D CNN加强了特征的提取。这些方法的实现和应用对于提高HSI的分类准确性和鲁棒性具有重要意义。