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国土资源遥感  2019, Vol. 31 Issue (3): 65-71    DOI: 10.6046/gtzyyg.2019.03.09
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地空同步试验高光谱影像特征提取与分类
廖小露, 刘嘉, 周兴霞
四川测绘地理信息局测绘技术服务中心,成都 610081
Feature extraction and classification of hyperspectral image with ground-sky synchronization test
Xiaolu LIAO, Jia LIU, Xingxia ZHOU
Surveying and Mapping Technology Service Center, Sichuan Surveying and Mapping Geographic Information Bureau, Chengdu 610081, China
全文: PDF(2293 KB)   HTML  
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摘要 

针对地空同步的高光谱特征提取与反演理论研究匮乏的现状,结合“类内密度最大,类间距离最大”原则,探索不同谱段对不同地物识别的可分性和重要性选择方法,并提出改进的投影寻踪分类方法,实现不同地物在特征波谱的加权投影寻踪。以山西省临汾市某苗圃为实验区,同步采集实验区不同地物光谱与PHI高光谱影像,依托实测光谱,围绕先整体最优后局部最优策略,构建不同分类规则,并将其应用于PHI高光谱影像分类,实现植被与非植被的信息提取,并细分为10余种不同地类。结果表明,420 nm,520 nm,570 nm,610 nm,660 nm,690 nm,715 nm及810 nm等8个谱段为不同植被的重要可分性谱段,分类结果具有层次感强、植被轮廓清晰、避免阴影影响等优点。

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廖小露
刘嘉
周兴霞
关键词 高光谱影像特征分析地空同步试验投影寻踪    
Abstract

In view of the lack of theoretical research on the extraction and inversion of hyperspectral features in ground-sky synchronization, the authors, in combination with the principle of “maximum density within class and maximum distance between classes”, studied the separability and importance selection of the spectra for different ground objects in different spectral regions, proposed an improved projection pursuit classification method, and realized the projection pursuit method based on weighted feature band. In the case study, the spectral and PHI hyperspectral images of different ground objects in the experimental area were collected synchronously and, combined with the measured spectra on the ground, constructed different classification rules around the strategy of overall optimization and local optimization. It was applied to the classification of PHI hyperspectral image to extract the information of vegetation and non-vegetation and to subdivide more than ten different kinds of ground objects. The results show that 8 spectral areas are important separability bands of different vegetation: 420 nm, 520 nm, 570 nm , 610 nm, 660 nm, 690 nm, 715 nm, and 810 nm. The classification results have the advantages of strong stratification, clear outline of vegetation and avoiding shadow influence.

Key wordshyperspectral image    characteristic analysis    ground-sky synchronization test    projection pursuit
收稿日期: 2018-08-20      出版日期: 2019-08-30
:  TP79  
基金资助:国家重点研发计划项目“无人应急救援装备关键技术研究与应用示范”(2017YFC0806700);四川省重大科技专项项目“空-天-地-内一体化地质灾害探(观)测技术研究”(2018SZ0339);国家测绘地理信息局基础测绘科技支撑项目“地理信息安全保障技术及应用——小型移动装备研制”共同资助(2018KJ0301)
作者简介: 廖小露(1986-),男,硕士研究生,工程师,主要研究方向为高光谱遥感技术应用、应急测绘保障和灾情地理空间分析。Email: liaoxlj@163.com.。
引用本文:   
廖小露, 刘嘉, 周兴霞. 地空同步试验高光谱影像特征提取与分类[J]. 国土资源遥感, 2019, 31(3): 65-71.
Xiaolu LIAO, Jia LIU, Xingxia ZHOU. Feature extraction and classification of hyperspectral image with ground-sky synchronization test. Remote Sensing for Land & Resources, 2019, 31(3): 65-71.
链接本文:  
https://www.gtzyyg.com/CN/10.6046/gtzyyg.2019.03.09      或      https://www.gtzyyg.com/CN/Y2019/V31/I3/65
Fig.1  预处理后影像
(PHI B74(R),B89(G),B104(B)彩色合成)
Fig.2  植被谱段范围350~1 000 nm的波谱重要性分析
细分地类 投影均值 细分地类 投影均值
冬青 0.603 玉米 0.744
柳树 0.760 红叶林 0.663
龙爪槐 0.688 桃树 0.896
柿子树 0.714 土壤 0.087
伏地猪草 1.232 道路 0.014
灌木 0.844
Tab.1  实测光谱8个谱段投影结果
Fig.3  基于实测光谱数据构建地物分类规则
Fig.4  8个谱段范围投影图像及NDVI图像
Fig.5  实验区地物分类结果
序号 样本情况 分类情况
地物类型 样本数
量/个
正确分类
数量/个
错误分类
数量/个
准确
率/%
1 冬青 9 8 1 88.89
2 玉米 12 10 2 83.33
3 柳树苗 9 7 2 77.78
4 红叶林 3 3 0 100
5 龙爪槐 6 5 1 83.33
6 桃树 3 2 1 66.67
7 柿子树 9 7 2 77.78
8 伏地猪草 3 3 0 100
9 灌木 12 11 1 91.67
10 道路 10 10 0 100
11 土壤 12 11 1 91.67
Tab.2  分类结果精度分析
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