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Klassifikation hyperspektraler Bilder mit kleinen Stichproben basierend auf dem Random Patches Network und rekursiver Filterung
Klassifikation hyperspektraler Bilder mit kleinen Stichproben basierend auf dem Random Patches Network und rekursiver Filterung
Dmitry Uchaev Denis Uchaev
Zusammenfassung
In den letzten Jahren wurden verschiedene Deep-Learning-Frameworks für die Klassifizierung hyperspektraler Bilder (HSI) vorgestellt. Allerdings weisen die vorgeschlagenen Netzwerkmodelle eine hohe Modellkomplexität auf und erreichen bei Anwendung des Few-Shot-Lernens keine ausreichend hohe Klassifizierungsgenauigkeit. In diesem Artikel wird eine HSI-Klassifizierungsmethode vorgestellt, die den Random-Patches-Netzwerkansatz (RPNet) mit rekursiver Filterung (RF) kombiniert, um informativere tiefen Merkmale zu erzeugen. Die vorgeschlagene Methode convolviert zunächst die Bildbänder mit zufällig generierten Patch-Filtern, um mehrstufige tiefe RPNet-Merkmale zu extrahieren. Anschließend wird die RPNet-Merkmalsmenge mittels Hauptkomponentenanalyse (PCA) dimensionserreicht, und die gewonnenen Komponenten werden mittels des RF-Verfahrens gefiltert. Schließlich werden die spektralen Merkmale des HSI-Bildes mit den resultierenden RPNet–RF-Merkmalen kombiniert, um die Klassifizierung mittels eines Support-Vector-Machine-(SVM)-Klassifikators durchzuführen. Um die Leistungsfähigkeit der vorgeschlagenen RPNet–RF-Methode zu testen, wurden Experimente an drei etablierten Datensätzen durchgeführt, wobei jeweils nur wenige Trainingsproben pro Klasse verwendet wurden. Die Klassifizierungsergebnisse wurden mit denen anderer fortschrittlicher HSI-Klassifizierungsmethoden verglichen, die ebenfalls für kleine Trainingsmengen geeignet sind. Der Vergleich ergab, dass die RPNet–RF-Klassifizierung höhere Werte hinsichtlich evaluativer Metriken wie Gesamtgenauigkeit und Kappa-Koeffizient aufweist.