非负低秩表示在高光谱图像半监督聚类中的应用

0 下载量 190 浏览量 更新于2024-08-28 收藏 334KB PDF 举报
"通过非负低秩表示对高光谱图像进行半监督子空间聚类" 高光谱图像(Hyperspectral Images, HSI)是遥感技术中的一种重要数据形式,它提供了丰富的光谱信息,使得我们可以对地物进行精细分类和识别。然而,由于HSI的内在复杂性,例如高维性和噪声干扰,对其进行有效的聚类是一项极具挑战性的任务。本文针对这一问题,提出了一种基于非负低秩表示(Non-negative Low-Rank Representation, NNLRR)的半监督子空间聚类方法。 传统的低秩表示(Low-Rank Representation, LRR)模型常用于处理高光谱图像的聚类问题,它假设图像中的大部分像素在低维子空间中可以表示为其他像素的线性组合。但LRR模型未考虑数据的非负特性,这可能导致表示结果的不准确。因此,本研究引入了非负约束,使数据表示更符合实际物理意义,同时利用高斯场和调和函数来改进LRR模型。 具体来说,首先,NNLRR算法结合高斯场和调和函数,这两者分别代表了数据的局部相似性和全局结构,以增强低秩表示的表达能力。接着,通过监督信息指导邻接矩阵的构建,将已知类别信息融入聚类过程,提高聚类的准确性。然后,找到一个非负的低秩矩阵,这个矩阵可以表示每个样本由其他样本的线性组合来描述,从而得到邻接矩阵。最后,通过这个邻接矩阵同时完成邻接矩阵构建和子空间聚类,实现了聚类过程的整体优化。 实验结果表明,该算法在经典数据集上的表现优秀,适用于高光谱图像的聚类问题,验证了非负低秩表示与半监督学习相结合的有效性。此方法对于环境监测、军事侦察、地理信息系统等领域具有重要的应用价值。 关键词:高光谱图像,非负低秩表示,高斯场,调和函数,子空间聚类,半监督学习