多尺度自适应稀疏表示提升高光谱图像分类性能

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本文主要探讨了"光谱-空间多尺度自适应稀疏表示(Spectral-Spatial Hyperspectral Image Classification via Multiscale Adaptive Sparse Representation, MASR)"在高光谱图像分类中的应用。高光谱成像(HSI)因其提供丰富的光谱信息而被广泛用于地球科学和遥感领域。传统的稀疏表示方法在HSI分类中表现出色,通过为每个测试像素定义一个局部区域,然后用一组共用的训练基(样本)联合表示区域内像素,从而利用了空间上下文信息。 然而,问题在于如何选择最适宜的区域尺度(大小),这对于不同结构类型的HSI来说是个挑战。不同的尺度可以捕捉到互补但相关的分类信息,这在传统方法中往往被忽视。因此,作者提出了一种多尺度自适应稀疏表示模型(MASR),其核心思想是利用多尺度的空间信息进行分类。MASR采用自适应稀疏策略,它不仅能够区分不同尺度区域内的像素特性,还能动态调整参数,以适应不同HSI数据集的复杂性和结构差异。 在MASR中,关键步骤包括: 1. **多尺度区域划分**:针对每个测试像素,根据图像的特性自适应地选择或组合多个不同尺度的邻域,以获取包含丰富信息的局部特征。 2. **自适应稀疏编码**:利用不同尺度下的训练样本,每个区域内的像素被编码为稀疏向量,这有助于提取最有代表性的特征,同时抑制噪声和冗余信息。 3. **稀疏度约束与优化**:通过引入自适应的稀疏性约束,模型能够在保持信息完整性的同时,减少非关键特征的影响,提高了分类的精度和效率。 4. **联合学习与融合**:结合来自不同尺度的稀疏表示结果,可能通过集成学习方法整合信息,以获得更准确的分类决策。 MASR的优势在于其灵活性和鲁棒性,它能根据不同HSI数据的特性动态调整处理策略,从而显著提升分类性能。这种方法对于处理复杂场景下的HSI分类任务具有重要的理论价值和实践意义,有望在遥感分析、环境监测和地理信息系统等领域得到广泛应用。