波段选择协同表达高光谱异常探测算法     

朱德辉  杜博  张良培 《遥感学报》2020,24(4):427-438

高光谱遥感影像具有光谱分辨率极高的特点,承载了大量可区分不同类型地物的诊断性光谱信息以及区分亚类相似地物之间细微差别的光谱信息,在目标探测领域具有独特的优势。与此同时,高光谱遥感影像也带来了数据维数高、邻近波段之间存在大量冗余信息的问题,高维度的数据结构往往使得高光谱影像异常目标类和背景类之间的可分性降低。为了缓解上述问题,本文提出了一种基于波段选择的协同表达高光谱异常探测算法。首先,使用最优聚类框架对高光谱波段进行选择,获得一组波段子集来表示原有的全部波段,使得高光谱影像异常目标类与背景类之间的可分性增强。然后使用协同表达对影像上的像元进行重建,由于异常目标类和背景类之间的可分性增强,对异常目标像元进行协同表达时将会得到更大的残差,异常目标像元的输出值增大,可以更好地实现异常目标和背景类的分离。本文使用了3组高光谱影像数据进行异常目标探测实验,实验结果表明,该方法与其他现有高光谱异常目标探测算法对比,曲线下面积AUC(Area Under Curve)值更高,可以更好地实现异常目标与背景分离,能够更有效地对高光谱影像进行异常目标探测。  相似文献   

An evaluation of Guided Regularized Random Forest for classification and regression tasks in remote sensing     

《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》2020

New Earth observation missions and technologies are delivering large amounts of data. Processing this data requires developing and evaluating novel dimensionality reduction approaches to identify the most informative features for classification and regression tasks. Here we present an exhaustive evaluation of Guided Regularized Random Forest (GRRF), a feature selection method based on Random Forest. GRRF does not require fixing a priori the number of features to be selected or setting a threshold of the feature importance. Moreover, the use of regularization ensures that features selected by GRRF are non-redundant and representative. Our experiments based on various kinds of remote sensing images, show that GRRF selected features provides similar results to those obtained when using all the available features. However, the comparison between GRRF and standard random forest features shows substantial differences: in classification, the mean overall accuracy increases by almost 6% and, in regression, the decrease in RMSE almost reaches 2%. These results demonstrate the potential of GRRF for remote sensing image classification and regression. Especially in the context of increasingly large geodatabases that challenge the application of traditional methods.  相似文献   

A novel coupled FDM-DEM modelling method for flexible membrane boundary in laboratory tests     

Hua-Xiang Zhu  Zhen-Yu Yin  Qiang Zhang 《国际地质力学数值与分析法杂志》2020,44(3):389-404

Difficulties are involved in discrete element method (DEM) modelling of the flexible boundary, that is, the membranes covering the soil sample, which can be commonly found in contemporary laboratory soil tests. In this paper, a novel method is proposed wherein the finite difference method (FDM) and DEM are coupled to simulate the rubber membrane and soil body, respectively. Numerical plane strain and triaxial tests, served by the flexible membrane, are implemented and analysed later. The effect of the membrane modulus on the measurement accuracy is considered, with analytical formulae derived to judge the significance of this effect. Based on an analysis of stress-strain responses and the grain rotation field, the mechanical performances produced by the flexible and rigid lateral boundaries are compared for the plane strain test. The results show that (1) the effect of the membrane on the test result becomes more significant at larger strain level because the membrane applies additional lateral confining pressure to the soil body; (2) the tested models reproduce typical stress and volumetric paths for specimens with shear bands; (3) for the plane strain test, the rigid lateral boundary derives a much higher peak strength and larger bulk dilatation, but a similar residual strength, compared with the flexible boundary. The latter produces a more uniform (or ‘diffuse') rotation field and more mobilised local kinematics than does the former. All simulations show that the proposed FDM-DEM coupling method is able to simulate laboratory tests with a flexible boundary membrane.  相似文献   

高光谱图像波段选择的改进二进制布谷鸟算法     

宋广钦  杜正舜  贺智 《测绘通报》2019,(4):43-48

波段选择是高光谱遥感图像分类的重要前提，本文提出了一种用于高光谱遥感图像波段选择的改进二进制布谷鸟算法，通过使用混合二进制编码算法更新子代鸟巢和使用遗传算法交叉方式更新被发现鸟巢两个方面对二进制布谷鸟算法进行改进，找出在图像中起主要作用且相关性低的波段，实现对高光谱遥感图像降维。将本文算法运用于PaviaU数据集和AVIRIS数据集，并与二进制布谷鸟算法、二进制粒子群算法、最小冗余最大相关算法、Relief算法等进行对比分析。结果表明，改进二进制布谷鸟算法波段特征选择效率更高，且选取的波段更具代表性，能够较好地提高后续分类精度。  相似文献   

双轴压缩条件下颗粒材料中力链的演化     

付龙龙  周顺华  田志尧  田哲侃 《岩土力学》2019,40(6):2427-2434

针对无黏性颗粒材料，开展了柔性边界双轴压缩数值试验，分析了不同围压下力链的数量、方向概率等随轴向应变的变化。研究结果表明：不断加载使得游离的高应力颗粒有所减少，荷载更多的被力链承担；统计意义上，力链最大长度为9个颗粒。轴向±30o范围内力链概率随应变的发展与偏应力一致，而与其邻接的[40o，60o]和[120o，140o]两个方向上的力链概率随应变的发展与偏应力相反；双轴试样剪切破坏时有单剪切带和双剪切带两种模式，当[40o，60o]和[120o，140o]两个角度区间的力链概率有较大差异时，剪切带出现在力链较少的角度区间；当这两个角度区间力链概率接近时，试样中将出现两个剪切带。  相似文献   

基于快速行进迎风线性插值的微震定位算法研究     

蒋若辰  徐奴文  戴峰  周家文 《岩土力学》2019,40(9):3697-3708

准确的微震定位方法是微震监测技术进行岩体稳定性分析的基础，而初至波走时计算方法是决定微震定位精度重要因素之一。引入一种由快速行进法(fast marching methods, FMM)与线性插值射线追踪法(LTI ray tracing)改进而来的线性插值算法，实现了在复杂岩体中相对准确的微震初至走时计算，并在均一速度模型和Marmousi模型中得到了验证。在此基础上，采用常微分方程数值算法中的单步高精度Runge-Kutta法，得到了震源点和传感器之间的射线路径，并在分层和带空洞的岩体模型中验证了其合理性。选取最小二乘法为目标函数，通过寻找目标函数值最小的方式来获得最优节点实现微震定位。在所建立的加入地下硐室的Marmousi岩体模型中，对于预设震源点的定位结果误差分别为1.41、1.00、2.83、1.41、1.41 m，验证了所提方法在复杂岩体速度模型中能够实现较准确的微震定位，为进一步提高工程岩体的微震定位精度提供了新思路。  相似文献   

水面菲涅尔反射对~761 nm叶绿素荧光估算的影响     

温颜沙  邓建明  毛志华  石静  周杨  鲁婷  陆应诚 《遥感学报》2018,22(3):424-431

叶绿素荧光是光合作用的有效探针,可用于海洋浮游植物的监测与定量评估。太阳诱导叶绿素荧光覆盖可见光—近红外650—800 nm,在～685 nm与～740 nm表现出两个形态不同的荧光峰特征。基于～685 nm荧光峰的叶绿素浓度反演算法较为成熟,但在高悬浮物和高叶绿素浓度的水体中,算法的有效性不足。基于叶绿素荧光在氧气吸收谱段(O2-A)的填充作用,水体遥感反射率光谱～761 nm峰值中包含有太阳诱导叶绿素荧光信号,能用于水体叶绿素浓度的估算,但该反射峰形态特征还取决于传感器的光谱分辨率。本研究基于不同光谱分辨率的大气吸收谱线特征,模拟了水体遥感反射率光谱(750—775 nm)上太阳诱导叶绿素荧光的信号响应特征;分析了利用遥感反射率(～761 nm)计算叶绿素荧光的原理,阐明了不同光谱分辨率条件下水体叶绿素荧光信号在反射光谱上的形态变化规律。采用水面以上测量法获取的离水光谱辐亮度,包含了水面的菲涅尔反射信号,由于真实的菲涅尔系数难以准确测量,这给基于～761 nm处遥感反射率峰值的荧光信号估算带来不确定性影响。研究表明,假定菲涅尔系数为0时,虽然～761 nm叶绿素荧光信号与其浓度具有较好的线性统计关系,但却带来较大的不确定性;这种不确定的影响,在低浓度叶绿素水体中表现明显,在高浓度叶绿素水体中,影响相对较小;准确估算菲涅尔系数,有助于减少这种不确定性影响。对基于遥感反射率～761 nm叶绿素荧光信号的深入探讨,将能推动未来水体叶绿素荧光的识别与利用。  相似文献   

可见光波段灰度熵和热红外亮温差的沙尘遥感判识   总被引：1，自引：0，他引：1  

李彬  卢士庆  孙小龙  高健  孟翔晨  赵悦晨  吕迪波 《遥感学报》2018,22(4):647-657

沙尘作为对流层气溶胶的主要成分,对气候系统有许多影响;同时,作为环境污染物,对人类健康危害也很大。沙尘天气一般在春季爆发,对中国北方大部分区域的生产和生活有较大影响。以往针对沙尘遥感监测人们开展了许多研究,取得了一定的效果。但对于一些云和沙尘混合的复杂状况,传统方法识别效果较差,几乎不能有效识别出沙尘。采用葵花8号(Himawari-8)卫星数据,提出一种针对性的识别方法。引入了0.46μm和0.51μm反射率差值RDI,统计发现该指数在一定范围内可以表现出沙尘连续性特征,并有效地将中高云和大部分地表与沙尘区分开来。碎积云的RDI值分布与沙尘的较为相似,为此进一步引入了灰度熵方法来滤除。例举了3次沙尘过程的判识结果,并结合地面观测数据进行了验证。其中对2017年5月4日沙尘的地面验证表明,位于云沙混合区的27个站中有22个站的地面观测与判识相一致。对于一些复杂条件下的沙尘,该方法是对分裂窗亮温差的有效补充。  相似文献   

Super-resolution enhancement of UAV images based on fractional calculus and POCS     

Junfeng Lei  Shangyue Zhang  Li Luo  He Wang 《地球空间信息科学学报》2018,21(1):56-66

Abstract

A super-resolution enhancement algorithm was proposed based on the combination of fractional calculus and Projection onto Convex Sets (POCS) for unmanned aerial vehicles (UAVs) images. The representative problems of UAV images including motion blur, fisheye effect distortion, overexposed, and so on can be improved by the proposed algorithm. The fractional calculus operator is used to enhance the high-resolution and low-resolution reference frames for POCS. The affine transformation parameters between low-resolution images and reference frame are calculated by Scale Invariant Feature Transform (SIFT) for matching. The point spread function of POCS is simulated by a fractional integral filter instead of Gaussian filter for more clarity of texture and detail. The objective indices and subjective effect are compared between the proposed and other methods. The experimental results indicate that the proposed method outperforms other algorithms in most cases, especially in the structure and detail clarity of the reconstructed images.  相似文献   

基于改进DeepLabv3+孪生网络的遥感影像变化检测方法     

赵祥  王涛  张艳  郑迎辉  张昆  王龙辉 《地球信息科学学报》2022,24(8):1604-1616

传统遥感影像变化检测方法依赖人工构建特征,算法设计复杂且精度不高;而将2幅不同时相影像叠加后输入神经网络的遥感影像变化检测方法会造成不同时相的特征相互影响,难以保持原始影像的高维特征,且模型鲁棒性较差。因此,本文提出一种基于改进DeepLabv3+孪生网络的遥感影像变化检测方法,以经典DeepLabv3+网络的编解码结构为基础对网络进行改进：① 在编码阶段利用共享权值的孪生网络提取特征,通过2个输入端分别接收2幅遥感影像,以保留不同时相影像的高维特征;② 在特征融合中用密集空洞空间金字塔池化模型代替空洞空间金字塔池化模型,通过密集连接的方式结合每个空洞卷积的输出,以提高对不同尺度目标分割的精度;③ 在解码阶段中针对不同层级特征图信息差异较大,难以融合的问题,引入基于注意力机制的特征对齐模型,引导不同层级的特征对齐并强化学习重要特征,以提升模型的鲁棒性。应用开源数据集CDD验证本文方法的有效性,并与UNet-EF、FC-Siam-conc、Siam-DeepLabv3+和N-Siam-DeepLabv3+网络对比试验。试验结果表明,本文方法在精确率、召回率、F1值和总体精度上达到87.3%、90.2%、88.4%、96.4%,均高于UNet-EF、FC-Siam-conc、Siam-DeepLabv3+网络和N-Siam-DeepLabv3+网络,检测结果较为完整,对边界的检测也更为平滑,且对尺度变化具有更高的鲁棒性。  相似文献