[發(fā)明專利]基于局部光譜角度量流形近鄰的高光譜遙感影像分類方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410023922.4
• 申請(qǐng)日: 2014-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN103729651A
• 公開（公告）日: 2014-04-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉嘉敏;羅甫林;黃鴻;李連澤;劉軍委
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 重慶大學(xué)
• 主分類號(hào): G06K9/62
• 分類號(hào): G06K9/62;G06K9/66
• 代理公司: 重慶博凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 50212
• 代理人: 李海華

1.基于局部光譜角度量流形近鄰的高光譜遙感影像分類方法，其特征在于：其步驟為，

1）從數(shù)據(jù)集中隨機(jī)選取一定數(shù)量的樣本作為訓(xùn)練樣本，其類別信息已知，再隨機(jī)選取一定數(shù)量的樣本作為測(cè)試樣本；

2）采用歐氏距離判別大范圍近鄰，選取與各訓(xùn)練樣本點(diǎn)歐氏距離最小的m個(gè)訓(xùn)練樣本點(diǎn)作為大范圍近鄰N_O；

3）在大范圍近鄰N_O中，利用式(1)計(jì)算各訓(xùn)練樣本點(diǎn)與其余訓(xùn)練樣本點(diǎn)的光譜角，得到光譜角最小的k個(gè)訓(xùn)練樣本點(diǎn)作為準(zhǔn)確近鄰N_A，其中k＜m；

θ(Xi,Xj)=cos-1(|(Xi,Xj)(Xi,Xi)(Xj,Xj)|)---(1)]]>

其中：θ(X_i,X_j)表示兩光譜曲線向量X_i和X_j間的夾角，cos^-1(·)表示反余弦運(yùn)算，|·|表示絕對(duì)值運(yùn)算；

4）根據(jù)準(zhǔn)確近鄰N_A，利用式(2)對(duì)各訓(xùn)練樣本數(shù)據(jù)點(diǎn)進(jìn)行局部重構(gòu)，使重構(gòu)誤差最小，得到局部重構(gòu)權(quán)值矩陣W；

minϵ(Wi)=Σi=1N||xi-Σj=1Nwijxj||2---(2)]]>

其中：w_ij為x_i與x_j之間的權(quán)值，且若x_j為x_i的鄰近點(diǎn)，有w_ij≠0，否則w_ij=0；

5）在低維空間中，保持局部近鄰關(guān)系不變，即重構(gòu)權(quán)值不變，利用式(3)可得到訓(xùn)練樣本點(diǎn)的低維嵌入結(jié)果Y；

minϵ(yi)=Σi=1N||yi-Σj=1Nwijyj||2=Σi=1N||YIi-YWi||2=tr(YMYT)---(3)]]>

其中：I_i為單位矩陣的第i列，W_i為數(shù)據(jù)點(diǎn)i的局部重構(gòu)權(quán)值，W=[W₁,W₂,L,W_N]^T，M=(I-W)(I-W)^T，且M屬于對(duì)稱、半正定矩陣；約束條件為：I為單位矩陣；

6）在訓(xùn)練樣本中加入一個(gè)測(cè)試樣本點(diǎn)，首先由歐氏距離得到該測(cè)試樣本點(diǎn)的m個(gè)大范圍近鄰，再分別計(jì)算該測(cè)試樣本點(diǎn)與該m個(gè)大范圍近鄰的光譜角，光譜角最小的k個(gè)近鄰即為該測(cè)試樣本點(diǎn)的準(zhǔn)確近鄰，其中k<m，由k個(gè)準(zhǔn)確近鄰對(duì)測(cè)試樣本進(jìn)行局部重構(gòu)，并保持重構(gòu)誤差最小，得到重構(gòu)權(quán)值，最后利用這k個(gè)準(zhǔn)確近鄰對(duì)應(yīng)低維嵌入和重構(gòu)權(quán)值來(lái)線性表示測(cè)試樣本的低維嵌入，進(jìn)而得到測(cè)試樣本的低維嵌入結(jié)果；

7）利用分類器，根據(jù)維數(shù)約簡(jiǎn)后的訓(xùn)練樣本及其類別信息對(duì)維數(shù)約簡(jiǎn)后的測(cè)試樣本數(shù)據(jù)進(jìn)行分類，即可得到測(cè)試樣本的類別信息。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于局部光譜角度量流形近鄰的高光譜遙感影像分類方法，其特征在于：所述第7）步的分類器按如下方法進(jìn)行分類，先由歐氏距離得到維數(shù)約簡(jiǎn)后的數(shù)據(jù)點(diǎn)y_i的m個(gè)近鄰N_O；再分別計(jì)算y_i與近鄰N_O內(nèi)各數(shù)據(jù)點(diǎn)的光譜角，最后把與y_i光譜角最小的數(shù)據(jù)點(diǎn)作為y_i的類別；其過(guò)程如下：

①由歐氏距離得到測(cè)試樣本維數(shù)約簡(jiǎn)后的數(shù)據(jù)點(diǎn)y_i在所有訓(xùn)練樣本維數(shù)約簡(jiǎn)后的數(shù)據(jù)中的m個(gè)近鄰N_O，如式(4)所示：

NO={minj=1n(D(yi,yjCj))m}---(4)]]>

其中：min(·)_m表示取m個(gè)最小值；D(·)表示計(jì)算歐氏距離；y_i為未知類別數(shù)據(jù)；為已知類別數(shù)據(jù)，類別為C_j；

②在近鄰N_O中，根據(jù)光譜角得到y(tǒng)_i所屬類別，如式(5)所示：

li=minj=1m(θ(yi,yjCj|NO))----(5)]]>

其中：l_i為未知數(shù)據(jù)y_i所得到的類別；為N_O近鄰內(nèi)的C_j類數(shù)據(jù)。