遥感高光谱分类文献阅读:Exploring Hierarchical Convolutional Features for Hyperspectral Image Classification
https://blog.csdn.net/edogawachia/article/details/88663482
Exploring Hierarchical Convolutional Features for Hyperspectral Image Classification
2018.11月的TGRS文章。
本文的基本任务是学习出一个特征,从而可以结合谱特征和deep net的空间特征,得到一个spectral–spatial feature representation。这样得到的特征空间中同类的距离更近,而不同类的距离远,用这个特征喂进SVM进行分类,效果可以达到SOTA。
Introduction:
高光谱遥感图像(HSI,HyperSpectral Image)的地物分类是一个很重要的问题。最开始的方法就是把每个点的所有通道,也就是其频谱,作为输入特征,然后用诸如SVM等方法进行分类,当然效果不令人满意,因为现实中有同类光谱不同和不同类光谱相同的情况。后来,人们把空间特征利用起来,提取spectral-spatial features,得到了很大的提升。另外,还有用形态学提取纹理特征的方法。
近年来,深度学习算法的出现使人们转向深度网络方法,主要是基于local patch-based samples,来提取这一点的特征,将HSI空间中的点转换到特征空间,便于后面的分类。这样的结果就带上了频谱和空间的双重特征。
作者认为CNN-based HSI分类算法有两个要解决的问题。一个是样本少,网络小,从而泛化能力差;另一个是只用了最后的层提取特征,保留了高阶信息,但是丢掉了fine-grained的细节信息。这篇文章就是拟解决这两个问题。
Method
- feature extraction
这一个步骤是提取deep spatial features,用of-the-shelf CNN来实现。这时候得到的是spatial特征。
- feature extraction
- metric learning-based feature fusion, feature learning, and classifier training.
这个步骤是将spatial和spectral特征fuse起来,然后交替进行特征学习和分类器训练,这个过程是用metric learning的框架实现的。
- metric learning-based feature fusion, feature learning, and classifier training.
这里的用CNN提取特征并不像普通方法那样,用一个分类网络最后的两个FC层的向量作为特征,因为作者认为这个向量只有高阶语义特征,而较少空间特征。这里的做法是把所有 feature map给upsample到同尺寸,然后concat起来,作为最终的结果,这个多通道的图的每个点的所有channel就是我们需要的spatial feature。
接下来就是一个metric learning的过程,metric的loss function是一个类间间隔和类内间隔的函数,类似RELIEF算法。分类器用的是SVM,通过优化得到最终结果。
实验结果如上图,在PAVIA UNIVERSITY,indian pines等公开数据集上也达到了SOTA水平。
值得一提的是,这个方法的速度也比较好,因为没有训练的过程,CNN用的是pretrain的off-the-shelf的,因此速度较快。
keep on 今も忘れられない
You’re mine 永远だから
—— ワ-Come On
2019年03月19日20:05:26
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