基于机器学习的高光谱图像地物分类研究

【摘要】基于高光谱图像的地物分类是遥感领域的研究热点。高光谱遥感数据最主要的特点是：将传统的图象维与光谱维信息融合为一体,在获取地表空间图象的同时,得到每个地物的连续光谱信息,从而实现依据地物光谱特征的地物成份信息反演与地物识别。高光谱内部存在着流形结构和内部数据空间信息等特点。高光谱标记样本少而昂贵,高光谱的维度高且数据量很大,使得对高光谱的数据处理出现问题。本文从高光谱数据特点入手,对高光谱地物分类进行分析。主要研究成果如下：首先,引入拉普拉斯支持向量机对高光谱数据进行地物分类。普拉斯算子能够将高维的高光谱数据映射到低维空间中进行非线性降维,发现内在的流形结构。因此,将拉普拉斯应用于高光谱分类能有效的利用高光谱的特点使地物分类达到更高的准确度。在解决方案中,初始预共轭梯度优化方法和对偶方法是两个不同的解法。预共轭梯度解法的拉普拉斯支持向量机解法在原始方法的对偶框架上加入了基于预测稳定性的梯度下降早期停止条件。本文将拉普拉斯预共轭梯度引入到高光谱图像的地物分类当中,提出了利用预共轭梯度解法来对高光谱数据进行地物分类,极大地减少了训练和分类时间以及复杂度。、其次,针对分类器参数优化方面,本文提出了模拟退火算法对各类分类器进行参数的优化。在拉普拉斯的三个参数即核参数、惩罚因子、拉普拉斯因子的设置方面,模拟退火算法对参数进行优化,与传统的网格搜索优化算法相比节省了大量的时间,特别是存在多个参数的情况下,较少了计算复杂度。本文通过利用IndianPine数据集中的六类地物类别进行分类试验,同时对比了其他不同种类的分类器,显示了本论文所提出方法的优越性和分类的精确性。
【作者】马小丽；
【导师】王程；
【作者基本信息】厦门大学，计算机应用技术，2014，硕士
【关键词】高光谱图像；拉普拉斯支持向量机；半监督学习；

【参考文献】
[1]葛昆.AZ91D镁合金化学镀镍层的制备及添加剂的研究[D].中北大学,材料科学与工程,2014,硕士.
[2]秦元璇.中国金属学会电子计算机应用交流会在京召开[J].冶金自动化,1981,05:64.
[3]华宏英,吴时敏.纳米技术在食用油脂质量与安全检测中的应用[J].粮食与油脂,2015,05:1-4.
[4]郭庆花.《尚书易解》训诂方法述论[D].扬州大学,汉语言文字学,2011,硕士.
[5]陈儒香.血清胎盘生长因子在孕早期唐氏筛查中的应用[D].广州医科大学,妇产科学（专业学位）,2014,硕士.
[6]邓昱.福利多元主义视角下社会无障碍环境建设研究[D].西北大学,公共管理（专业学位）,2014,硕士.
[7]朱帅.周期阻尼三明治层合板结构声辐射特性研究[D].湖北工业大学,机械制造及其自动化,2014,硕士.
[8]俞小松.央视少儿频道“青少年主体性缺失”现象研究[D].南京师范大学,广播电视艺术学,2012,硕士.
[9]李益江.基于Vega Prime Vortex的虚拟手抓取过程仿真与实现[D].西安电子科技大学,机械制造及其自动化,2012,硕士.
[10]何丹.点模式匹配及其应用研究[D].广西师范大学,计算机软件与理论,2013,硕士.
[11]薛巍松.直肠癌保肛术后排便功能障碍研究[D].福建医科大学,外科学,2014,硕士.
[12]常康,薛峰,杨卫东.中国智能电网基本特征及其技术进展评述[J].电力系统自动化,2009,17:10-15.
[13]李培华.一种改进的MeanShift跟踪算法[J].自动化学报,2007,04:347-354.
[14]陈曼.中小企业现金流管理研究[D].河北大学,会计,2014,硕士.
[15]付建军.差序动员与消极服从：村庄精英权力再生产的行动逻辑[D].华中师范大学,政治学理论,2014,硕士.
[16]谢晓冰.沪深煤炭、电力、水泥板块波动溢出效应的实证研究[D].华侨大学,数量经济学,2014,硕士.
[17]赵云双.吉林省人口老龄化对城镇居民消费的影响分析[D].吉林大学,人口学,2013,硕士.
[18]王雅安.纳米二氧化锰强化混凝和过滤去除水中铊的研究[D].哈尔滨工业大学,市政工程,2014,硕士.
[19]侯莲莲.城市家庭旅游消费偏好研究[D].广东财经大学,旅游管理,2014,硕士.
[20]冯雅.我国上市公司股票回购实证研究[D].上海交通大学,工商管理,2013,硕士.
[21]杜翼,江道灼,林志勇,尹瑞,王玉芬,梁一桥.混合级联多电平换流器型静止同步补偿器的优化设计[J].电力系统自动化,2015,06:88-94.
[22]李叶.石墨烯基燃料电池阴极催化剂的制备及氧还原性能研究[D].哈尔滨工业大学,2014.
[23]杨莉.电压依赖性外向K~+通道在纳米SiO_2致人血管内皮细胞毒性效应中的作用[D].华中科技大学,劳动卫生与环境卫生学,2013,硕士.
[24]刘辉雄.湖北省收费还贷公路偿债能力研究[D].武汉理工大学,会计学,2004,硕士.
[25]张荣.突发事件灾害后果推演模型研究[D].大连理工大学,管理科学与工程,2013,硕士.
[26]段小林.真空膜蒸馏脱除水溶液中VOC的研究[D].浙江工业大学,化工过程机械,2004,硕士.
[27]周梅.氨基酸类凝胶因子的合成及其性质的研究[D].河北师范大学,有机化学,2013,硕士.
[28]靳琳琳.黑社会性质组织犯罪研究[D].河南大学,刑法学,2004,硕士.
[29]何梅,徐晓,冯斌,王德苗,金浩.PZT压电蜂鸣片溅射金属化的研究[J].功能材料,2014,23:23152-23156.
[30]苏羽.论变性手术涉及的几个刑法问题[D].贵州民族大学,法律,2014,硕士.
[31]张钦真.膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料实验研究[D].内蒙古科技大学,工程热物理,2013,硕士.
[32]李旭颖.《系年》与《左传》所载史事比较研究[D].河北师范大学,中国古代史,2014,硕士.
[33]梅青.《美妙的新世界》与功利社会[D].武汉理工大学,外国语言学及应用语言学,2012,硕士.
[34]邓腾.切割废砂浆中有价资源的分离回收[D].天津大学,化学工程,2013,硕士.
[35]章璐璐,黄世伟.提高大学体育教学的有效性探究[J].中国教育学刊,2014,S6:72-73.
[36]王雪.嵌入式智能监控系统中人体目标检测与跟踪[D].大连海事大学,信息与通信工程,2013,硕士.
[37]杨巧丽.桉叶粗提物脂肪酸成分及抗菌、抗氧化试验研究[D].中南林业科技大学,经济林,2013,硕士.
[38]秦伟.温湿度监测系统设计[D].长安大学,控制工程,2013,硕士.
[39]黄鑫.发动机热平衡试验系统开发[D].浙江大学,2006.
[40]佟晓颖.大连市大气中氯丹监测及其季节性变化规律研究[D].大连海事大学,环境工程,2014,硕士.
[41]黄娟.超/特高压输电线路单相自适应重合闸方法的研究[D].湖南大学,电力系统及其自动化,2012,硕士.
[42]李丽丽,孟令顺,杜晓娟,马国庆.一种断层重力异常定量解释方法[J].石油地球物理勘探,2012,04:665-667+682+517-518.
[43]魏玮.汉赋与汉代风俗[D].西北师范大学,中国古代文学,2013,硕士.
[44]王维明,殷树荣.充分运用定量分析技术提高金融数据利用率[J].西南金融,2002,12:41-42.
[45]李栗.论小津安二郎电影中的日本传统审美意识[D].华东师范大学,电影学,2013,硕士.
[46]李晨.高校班干部的实践智力与班级管理绩效的关系研究[D].山东师范大学,应用心理（专业学位）,2013,硕士.
[47]雷鹏.制造业产业集聚与区域经济增长的实证研究[J].上海经济研究,2011,01:35-45.
[48]陈雪梅.图式理论指导下的大学英语阅读教学的实证研究[D].长春工业大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[49]李淑芝,郑剑.一种基于Hash_tree的产生关联规则的方法[J].南昌大学学报(理科版),2004,02:197-200+204.
[50]岑欢.不同中医证型非酒精性脂肪性肝病的ARFI定量研究[D].广州中医药大学,中医学（专业学位）,2013,硕士.