[發(fā)明專利]基于多尺度譜空卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高光譜圖像分類方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010461596.0 | 申請(qǐng)日: | 2020-05-27 |
| 公開(kāi)(公告)號(hào): | CN111639587B | 公開(kāi)(公告)日: | 2023-03-24 |
| 發(fā)明(設(shè)計(jì))人: | 高大化;張中強(qiáng);劉丹華;石光明;張學(xué)聰;姜嵩;秦健瑞;牛毅 | 申請(qǐng)(專利權(quán))人: | 西安電子科技大學(xué) |
| 主分類號(hào): | G06V10/764 | 分類號(hào): | G06V10/764;G06V20/10;G06V10/46;G06V10/82;G06F18/25;G06V10/52;G06V10/58;G06N3/0464;G06N3/08 |
| 代理公司: | 陜西電子工業(yè)專利中心 61205 | 代理人: | 王品華 |
| 地址: | 710071*** | 國(guó)省代碼: | 陜西;61 |
| 權(quán)利要求書(shū): | 查看更多 | 說(shuō)明書(shū): | 查看更多 |
| 摘要: | |||
| 搜索關(guān)鍵詞: | 基于 尺度 卷積 神經(jīng)網(wǎng)絡(luò) 光譜 圖像 分類 方法 | ||
1.一種基于多尺度譜空卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的高光譜圖像分類方法,其特征在于,包括如下:
(1)輸入原始三維高光譜圖像,并對(duì)其進(jìn)行0邊緣填充操作;在填充操作后的高光譜圖像中,以每個(gè)像素點(diǎn)為中心,選取高光譜圖像塊;
(2)將高光譜圖像塊生成樣本數(shù)不同的訓(xùn)練樣本集和測(cè)試樣本集;
(3)構(gòu)建多尺度譜空卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò):
(3a)搭建一個(gè)由兩個(gè)譜間殘差模塊串聯(lián)組成的多尺度譜間特征提取模塊;
(3b)搭建一個(gè)由兩個(gè)空間殘差模塊串聯(lián)組成的多尺度空間特征提取模塊;
(3c)將多尺度譜間特征提取模塊、多尺度空間特征提取模塊和softmax分類器依次串聯(lián),組成多尺度譜空卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);
(4)訓(xùn)練多尺度譜空卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò):
(4a)構(gòu)建鉸鏈交叉熵?fù)p失函數(shù),其公式如下:
其中,L表示預(yù)測(cè)標(biāo)簽向量與真實(shí)標(biāo)簽向量之間的鉸鏈交叉熵?fù)p失值,argmax(·)表示取最大值所在的位置,y表示預(yù)測(cè)標(biāo)簽向量,y*表示真實(shí)標(biāo)簽向量,θ表示設(shè)定的閾值,表示真實(shí)標(biāo)簽向量中的第i個(gè)元素,yi表示預(yù)測(cè)標(biāo)簽向量中的第i個(gè)元素,M表示訓(xùn)練集的類別總數(shù);
(4b)將訓(xùn)練樣本集與訓(xùn)練樣本標(biāo)簽輸入到多尺度譜空卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)中,得到訓(xùn)練樣本的預(yù)測(cè)標(biāo)簽yi;采用隨機(jī)梯度下降算法進(jìn)行訓(xùn)練多尺度譜空卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),直到鉸鏈交叉熵?fù)p失函數(shù)收斂,得到訓(xùn)練好的多尺度譜空卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò);
(5)將測(cè)試樣本輸入到訓(xùn)練好的多尺度譜空卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),得到測(cè)試樣本的類別標(biāo)簽,完成高光譜圖像的分類。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,(1)中的原始三維高光譜圖像,是一個(gè)三維數(shù)據(jù)S∈Ra×b×c,該高光譜圖像中每個(gè)波段對(duì)應(yīng)三維數(shù)據(jù)中的一個(gè)二維矩陣Si∈Ra×b,其中,∈表示屬于符號(hào),R表示實(shí)數(shù)域符號(hào),a表示高光譜圖像的長(zhǎng),b表示高光譜圖像的寬,c表示高光譜圖像的光譜波段數(shù),i表示高光譜圖像中光譜波段的序號(hào),i=1,2,…,c。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,(1)中的0邊緣填充操作,是在高光譜圖像邊緣填充0像素的尺寸k。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,(1)中的高光譜圖像塊,其空間大小為(2k+1)×(2k+1),通道數(shù)d與高光譜圖像的光譜波段數(shù)相同,k為在高光譜圖像邊緣填充0像素的尺寸。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法,其特征在于,(2)中生成樣本數(shù)不同的訓(xùn)練樣本集和測(cè)試樣本集,先將高光譜圖像塊按其中心像素點(diǎn)類別分配到該類別所屬的集合中;再分別在每類集合中按照0.01的比例選圖像塊作為訓(xùn)練集,并將每個(gè)圖像塊的中心像素點(diǎn)標(biāo)簽作為該圖像塊的標(biāo)簽;再分別將每類集合中剩余的圖像塊作為測(cè)試集。
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