摘要:
高光譜圖像包含豐富的地物光譜信息,在遙感圖像領域有著巨大的發(fā)展前景。高光譜圖像異常檢測無需任何先驗光譜信息,便可檢測出圖像中的異常目標。因此,在國防軍事和民用領域都有廣泛的應用,是現(xiàn)階段高光譜圖像處理領域的研究熱點。然而,高光譜圖像存在數(shù)據(jù)復雜、冗余性強、未標記以及樣本數(shù)量少等特點,這給高光譜圖像異常檢測帶來了很大的挑戰(zhàn)。尤其是在深度學習中,往往需要大量的圖像數(shù)據(jù)作為訓練樣本,這對高光譜圖像來說很難獲得。針對現(xiàn)有大多數(shù)算法對高光譜圖像自適應性不強和空間-光譜信息利用不足的問題,提出一種基于3D卷積自動編碼網(wǎng)絡的高光譜異常檢測算法,可以在少量訓練數(shù)據(jù)的前提下,有效利用高光譜圖像信息,學習更加有判別性的特征表達,提高檢測精度。首先,通過3D卷積、 3D池化和3D歸一化等步驟設計3D卷積網(wǎng)絡,進而提取高光譜圖像的空間-光譜結構特征。然后,將3D卷積網(wǎng)絡和3D反卷積網(wǎng)絡分別嵌入自動編碼網(wǎng)絡的編碼器和解碼器,通過最小化結合均方差和光譜角距離的重構誤差進行背景重構。最后,利用原始高光譜圖像待測像元與重構的背景圖像之間的馬氏距離進行異常檢測。該算法可以在無先驗信息的情況下,自動訓練網(wǎng)絡中的所有參數(shù),以無監(jiān)督的方式學習高光譜圖像的有效特征并進行背景重構。為證明算法的有效性,利用截取來自三組真實高光譜數(shù)據(jù)集的九個圖像進行異常檢測,并與RX,SRX,CRD,UNRS和LRASR五種算法進行對比。結果表明,與現(xiàn)有的其他算法相比,該算法可以在復雜程度不同的高光譜圖像背景下可以保持較高的檢測效果和準確率。