面向遥感目标识别耦合GA与SVM的特征优选方法

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遥感图像中的目标检测与识别

遥感图像中的目标检测与识别

遥感图像中的目标检测与识别遥感图像是通过航空器、卫星等远距离传感器获取的地球表面信息的图像。

随着遥感技术的不断发展,遥感图像已经成为了获取地球表面信息最重要的手段之一。

在众多应用中,目标检测与识别是遥感图像处理中最为重要和具有挑战性的任务之一。

目标检测与识别在军事、环境监测、城市规划等领域具有广泛应用,对于提高生产效率和资源利用率具有重要意义。

目标检测与识别是指在遥感图像中自动地找到并判断出特定目标物体并进行分类和识别。

由于地球表面信息十分庞大且复杂多样,传统手动分析方法已经无法满足对大规模数据进行高效处理和分析的需求。

因此,自动化处理技术成为了解决这一问题的关键。

在过去几十年里,研究者们提出了许多不同方法来解决遥感图像中目标检测与识别问题。

其中最常用且最成功的方法之一是基于机器学习算法的方法。

机器学习是一种通过从数据中学习模式和规律来进行预测和决策的方法。

在遥感图像中,机器学习方法通过学习目标物体的特征和上下文信息,来判断图像中是否存在目标物体,并进行分类和识别。

常用的机器学习算法包括支持向量机(SVM)、决策树、随机森林等。

除了机器学习算法,深度学习技术也在遥感图像目标检测与识别中取得了巨大的突破。

深度学习是一种模仿人脑神经网络结构进行模式识别和决策的方法。

与传统机器学习算法相比,深度学习具有更强大的模式识别能力,并且能够自动从大规模数据中提取特征。

在遥感图像处理中,深度学习可以通过卷积神经网络(CNN)等结构来自动提取目标物体的特征,并进行分类和识别。

除了算法方法,在遥感图像目标检测与识别中还存在一些挑战。

首先是数据量庞大且复杂多样。

地球表面信息非常庞大且复杂多样,遥感图像处理需要处理海量的数据,并从中提取出有效的特征。

其次是目标物体的多尺度和多角度。

遥感图像中目标物体往往具有不同尺度和角度,需要对图像进行多尺度和多角度的处理。

再次是遥感图像中的噪声和干扰。

由于遥感图像是通过远距离传感器获取,其受到了大气、云层、地表反射等因素的干扰,需要进行噪声和干扰的去除。

遥感图像目标检测与识别的算法研究

遥感图像目标检测与识别的算法研究

遥感图像目标检测与识别的算法研究摘要:遥感图像目标检测与识别是遥感图像处理领域的重要课题之一,具有广泛的应用前景。

本文研究了遥感图像目标检测与识别的算法,主要包括传统算法和深度学习算法两个方面。

通过对不同算法的分析和对比,并结合实际应用,探讨了各种算法的优缺点及其适用场景,为遥感图像目标检测与识别算法的选择和应用提供了一定的参考。

1. 引言遥感图像目标检测与识别是通过分析和处理遥感图像中的目标信息,识别和提取出感兴趣的目标,并完成其分类和识别任务。

对于军事侦查、环境监测、城市规划等领域具有重要的意义,因此一直受到广泛的关注和研究。

2. 传统算法传统算法是最早应用于遥感图像目标检测与识别的一类算法,主要包括基于特征提取的方法和基于机器学习的方法。

其中,基于特征提取的方法主要通过提取图像的颜色、纹理、形状等特征,来判别目标与背景之间的差异,进而实现目标的检测和识别。

而基于机器学习的方法则是通过构造模型,将目标与背景区分开,利用训练样本对模型进行学习和参数调整,从而完成目标的识别任务。

3. 深度学习算法近年来,深度学习算法在遥感图像目标检测与识别领域取得了显著的进展。

深度学习算法通过构建多层神经网络模型,实现了对遥感图像中目标的自动化识别。

其中,卷积神经网络(CNN)是目前应用最广泛的一类深度学习算法,其通过构建多层卷积层和池化层,实现对图像的特征提取和分类。

4. 算法对比与分析通过对传统算法和深度学习算法的对比与分析,可以发现传统算法在特征提取和分类方法上具有较强的可解释性和稳定性,但其性能受到特征选择和模型设计等因素的限制;而深度学习算法通过端到端的学习方式,具有较强的自动化能力和表达能力,但通常需要大量的标注样本和计算资源。

5. 应用场景与挑战遥感图像目标检测与识别算法的应用场景涵盖了军事、环境、城市等多个领域。

在军事领域,遥感图像目标检测与识别算法可以用于敌情侦察、目标识别和打击指导等任务;在环境监测领域,遥感图像目标检测与识别算法可以用于反映地表覆盖类型、环境变化等信息;在城市规划领域,遥感图像目标检测与识别算法可以用于土地利用评估和城市扩展规划等任务。

利用深度学习的遥感影像目标检测与识别优化方法研究

利用深度学习的遥感影像目标检测与识别优化方法研究

利用深度学习的遥感影像目标检测与识别优化方法研究深度学习在遥感影像目标检测与识别领域具有广泛的应用前景。

随着遥感技术的迅速发展和遥感影像数据的大量积累,传统的目标检测与识别方法已经难以满足准确性和效率的要求。

因此,本文将重点研究利用深度学习进行遥感影像目标检测与识别的优化方法,以提高准确性和效率。

首先,本文将介绍深度学习在遥感影像目标检测与识别方面的研究现状。

近年来,深度学习方法在计算机视觉领域取得了重大突破,尤其是卷积神经网络(CNN)的应用。

通过对遥感影像进行卷积操作和特征提取,CNN能够有效地检测和识别遥感影像中的目标。

同时,本文还将介绍深度学习在目标检测与识别中的常用模型,如Faster R-CNN、YOLO和SSD等。

其次,本文将提出一种基于深度学习的遥感影像目标检测优化方法。

传统的目标检测方法往往依赖于手工设计的特征和分类器,其性能受限于特征表示的能力。

而深度学习能够通过大量的训练样本自动学习特征表示,从而提高目标检测的准确性。

本文将采用迁移学习的方法,通过在大规模标注的遥感影像数据集上进行预训练,然后在目标检测任务上进行微调,以提高模型的泛化能力和准确性。

此外,本文还将提出一种基于深度学习的遥感影像目标识别优化方法。

目标识别是在目标检测的基础上进行的,其主要任务是对检测到的目标进行分类。

传统的目标识别方法往往使用手工设计的特征和分类器,其性能受限于特征表示的能力和分类器的鲁棒性。

而深度学习通过端到端的训练方式,能够自动学习特征表示和分类器,从而提高目标识别的准确性和鲁棒性。

本文将采用卷积神经网络进行目标识别,通过大规模标注的数据集进行训练,以提高模型的泛化能力和识别准确性。

最后,本文将针对遥感影像目标检测与识别任务中的优化问题进行讨论。

由于遥感影像数据的特殊性,如分辨率低、噪声多、目标大小差异大等,传统的深度学习方法在遥感影像中往往存在一定的问题。

本文将提出针对这些问题的优化策略,例如引入多尺度特征融合、数据增强和模型集成等方法,以提高遥感影像目标检测与识别的准确性和鲁棒性。

遥感图像处理中的目标检测与识别算法

遥感图像处理中的目标检测与识别算法

遥感图像处理中的目标检测与识别算法遥感图像处理是利用无人机、卫星等遥感设备获取的图像数据进行分析、处理和解释的过程。

在遥感图像处理中,目标检测与识别算法是其中的重要部分。

本文将介绍遥感图像处理中常见的目标检测与识别算法,并探讨它们的应用和发展前景。

在遥感图像处理中,目标检测与识别算法的主要任务是从大量的遥感图像数据中自动识别和提取感兴趣的目标。

这些目标可以是建筑物、道路、车辆、植被等不同类型的物体。

目标检测与识别算法的准确性和高效性对于遥感图像处理的结果至关重要。

目前,遥感图像处理中常见的目标检测与识别算法包括传统的机器学习方法和深度学习方法。

传统的机器学习方法主要包括支持向量机(SVM)、随机森林(Random Forest)和卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)等。

支持向量机是一种常用的分类算法,它通过构建一个高维空间中的超平面来将不同类别的样本分开。

在遥感图像处理中,支持向量机可以用于目标的二分类或多分类任务。

通过选择合适的特征和参数,支持向量机在目标检测与识别中取得了不错的效果。

随机森林是一种集成学习算法,它通过构建多个决策树并对它们的结果进行集成来进行分类。

在遥感图像处理中,随机森林可以根据图像的各种特征(如纹理、颜色、形状等)进行建筑物、道路等目标的识别。

卷积神经网络是一种深度学习算法,特别适用于图像处理任务。

它通过多个卷积层和池化层来自动提取图像的特征,并通过全连接层进行分类。

在遥感图像处理中,卷积神经网络可以通过大量的遥感图像数据进行训练,从而实现对不同目标的准确识别。

除了传统的机器学习方法,深度学习方法在遥感图像处理中也得到了广泛应用。

深度学习方法通过多层神经网络模拟人脑的工作原理,可以自动学习和提取图像的高层次特征,从而实现更准确的目标检测与识别。

在目标检测与识别算法的应用方面,遥感图像处理可以广泛应用于城市规划、环境监测、农业管理等领域。

遥感影像的几何校正和特征提取方法

遥感影像的几何校正和特征提取方法

遥感影像的几何校正和特征提取方法遥感影像是通过遥感技术获取的地球表面信息的图像或图像组。

由于数据获取过程中存在各种误差,如地球自转、大气扰动、平台运动等,遥感影像在获取后需要进行几何校正以提高图像的质量和精度。

此外,为了进一步分析遥感影像中的信息,特征提取是必需的,可以帮助科学家从图像中提取有关地理特征的信息。

一、遥感影像的几何校正方法1. 大地控制点法:这是一种常用的几何校正方法,通过确定遥感影像上一系列具有已知地理坐标的地物进行配准。

通过收集大量的地面控制点,利用全球定位系统(GPS)等技术获取精确的地理坐标,然后将遥感影像转化为地理坐标系统,实现几何校正。

2. 特征点匹配法:该方法利用遥感影像与参考图像之间的特征点进行匹配。

通过提取遥感影像和参考图像的特征点,并使用特征匹配算法对两幅图像进行配准,从而实现几何校正。

3. 数字高程模型法:该方法利用数字高程模型(DEM)来进行几何校正。

DEM是一种用来表示地表地形高程信息的数学模型。

通过提取遥感影像上的地物高程信息,并结合DEM数据,可以实现对遥感影像的几何校正。

二、遥感影像的特征提取方法1. 阈值分割:该方法基于像素间的灰度差异来实现特征提取。

通过设置适当的阈值,将像素灰度值划分为不同的区域,从而提取出感兴趣的特征。

例如,可以利用阈值分割方法提取出水体、植被等特征。

2. 目标识别和分类:该方法通过使用机器学习算法来实现对遥感影像中的目标进行识别和分类。

常用的机器学习算法包括支持向量机(SVM)、随机森林(RF)等。

通过对已标记的训练样本进行训练,然后对遥感影像进行分类,可以实现对特定目标的提取和分类。

3. 特征融合:该方法通过将多个特征进行融合,提高特征提取的准确性和稳定性。

常用的特征融合方法包括主成分分析(PCA)、小波变换、人工神经网络等。

通过将多个特征进行组合和处理,可以提取出更具辨识度的特征。

4. 目标检测:该方法通过一系列图像处理和模式识别技术来实现对目标的检测。

遥感图像处理中的目标识别与分类算法比较研究

遥感图像处理中的目标识别与分类算法比较研究

遥感图像处理中的目标识别与分类算法比较研究摘要:随着遥感图像获取技术的发展,遥感图像处理在各个领域的应用日益广泛。

其中,目标识别与分类是遥感图像处理的重要研究方向之一。

本文将对目标识别与分类算法进行比较研究,包括传统方法和深度学习方法,并评估它们的优缺点和适用场景。

关键词:遥感图像处理,目标识别与分类,传统方法,深度学习方法1.引言随着遥感技术的飞速发展,遥感图像的获取与应用已经成为了自然资源管理、环境保护、城市规划等众多领域的重要工具。

在遥感图像处理中,目标识别与分类是一项非常关键的任务。

传统的目标识别与分类方法主要使用机器学习算法,如支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)、随机森林(RF)等。

近年来,随着深度学习方法的兴起,基于深度学习的目标识别与分类算法也受到广泛关注。

本文将对传统方法和深度学习方法进行比较研究,分析它们的优缺点和适用场景。

2.传统目标识别与分类方法2.1 支持向量机(SVM)SVM是一种经典的监督学习算法,其基本思想是通过一个超平面将不同类别的样本点分开。

在目标识别与分类中,SVM能够通过学习遥感图像中的特征和标签来进行分类预测。

然而,SVM对大规模数据的处理效率较低,并且需要手动选择合适的特征表示。

2.2 人工神经网络(ANN)ANN是一种模仿人脑神经网络结构和功能的计算模型。

目标识别与分类中的ANN主要使用多层感知器(MLP)进行训练和预测。

ANN在处理非线性问题上具有较好的能力,但需要大量的样本数据和较长的训练时间。

2.3 随机森林(RF)随机森林是一种集成学习方法,它通过构建多个决策树组成一个随机森林,并通过投票或平均的方式进行分类。

RF在处理大规模数据和高维特征上具有较好的性能,但对于复杂的遥感图像任务可能不够有效。

3.基于深度学习的目标识别与分类方法3.1 卷积神经网络(CNN)CNN是在深度学习领域中应用最广泛的神经网络模型之一。

它通过卷积层、池化层和全连接层的组合,可以自动学习图像中的特征。

遥感图像处理中的目标检测与识别研究

遥感图像处理中的目标检测与识别研究

遥感图像处理中的目标检测与识别研究摘要:目标检测与识别是遥感图像处理中一个重要的研究领域,其在军事、安全、环境、农业和城市规划等领域具有广泛的应用价值。

本文将介绍遥感图像处理中目标检测与识别的研究进展,并探讨其中的挑战和未来发展方向。

引言:遥感技术的发展为我们获取大范围高分辨率图像提供了可能,这些图像包含着丰富的信息。

然而,如何从这些大量的图像数据中准确地检测和识别出目标成为了研究者们关注的焦点。

目标检测和识别在许多领域具有重要意义,例如,军事情报、灾害评估、土地利用规划和环境监测等。

一、目标检测方法:目标检测方法根据不同的特征提取方式可以分为基于特征的方法和基于深度学习的方法。

基于特征的方法中常用的有直方图均衡化、颜色特征、纹理特征和形状特征等。

这些方法通过提取目标的显著特征进行检测。

而基于深度学习的方法则是近年来的研究热点,通过深度神经网络自动学习目标的特征,具有更强的鲁棒性和准确性。

二、目标识别方法:目标识别是在目标检测的基础上进一步对检测到的目标进行分类和识别。

常见的目标识别方法有支持向量机(SVM)、卷积神经网络(CNN)和循环神经网络(RNN)等。

特别是卷积神经网络,由于其对图像特征的学习能力强大,被广泛应用于目标识别中。

三、挑战与解决方案:在遥感图像处理中,目标检测和识别面临着一些挑战。

首先,遥感图像通常具有复杂的背景和多样的目标形状,这导致目标的检测和识别难度增加。

其次,图像中的目标可能存在遮挡、模糊和光照变化等问题,这给目标的边缘检测和特征提取带来了困难。

此外,遥感图像中的目标尺度差异较大,如何对不同尺度的目标进行准确的检测也是一个挑战。

针对这些挑战,研究者们提出了一系列解决方案。

例如,通过引入多尺度检测方法可以解决目标尺度变化的问题,通过建立更加精确的目标特征模型可以提高目标的检测和识别率。

此外,结合深度学习和传统的目标检测方法,可以进一步提高检测和识别的准确性。

四、未来发展方向:随着遥感图像处理技术的不断发展和提升,目标检测与识别研究仍然具有广阔的前景。

遥感图像的分类与特征提取方法

遥感图像的分类与特征提取方法

遥感图像的分类与特征提取方法遥感图像处理是一项重要的技术,可以帮助我们更好地理解和利用地球表面的信息。

其中,遥感图像的分类与特征提取方法是关键的研究方向。

本文将探讨这一主题,介绍常见的分类和特征提取方法,并讨论各种方法的优劣以及适用场景。

一、常见的遥感图像分类方法遥感图像的分类是将图像像素按照其代表的地物类别进行划分和识别。

常见的分类方法包括像素级分类、对象级分类和混合分类。

1. 像素级分类:像素级分类是将图像中的每个像素点都进行分类。

该方法适用于较小的地物或者需要保留细节信息的需求场景。

常见的像素级分类方法包括支持向量机(SVM)、最大似然分类和随机森林分类等。

2. 对象级分类:对象级分类是将图像中的连续区域作为分类单元,对整个区域进行分类。

这种方法可以更好地利用图像中的上下文信息,提高分类精度。

常见的对象级分类方法有基于区域的卷积神经网络(RCNN)、基于区域的卷积神经网络(R-CNN)和卷积神经网络(CNN)等。

3. 混合分类:混合分类方法是将像素级分类和对象级分类相结合,综合利用两者的优点。

例如,可以先进行像素级分类得到初步分类结果,再通过对象级分类对初步结果进行修正和细化。

这种方法可以在保留细节信息的同时,提高分类的准确性和鲁棒性。

二、常见的遥感图像特征提取方法特征提取是遥感图像分类的关键环节,通过提取图像中的特征信息,可以更好地描述和区分不同地物类别。

常见的特征提取方法包括光谱特征提取、纹理特征提取和形状特征提取等。

1. 光谱特征提取:光谱特征是指通过对图像中每个像素点的光谱反射率进行分析和处理,提取出的表示不同地物的特征。

常见的光谱特征提取方法有主成分分析(PCA)、线性判别分析(LDA)和维度约简等。

2. 纹理特征提取:纹理特征是指图像中不同地物的纹理差异。

通过对图像的纹理进行分析和提取,可以更好地区分不同地物。

常见的纹理特征提取方法有灰度共生矩阵(GLCM)、局部二值模式(LBP)和方向梯度直方图(HOG)等。

基于GA的遥感图像目标SVM自动识别

基于GA的遥感图像目标SVM自动识别

基于GA的遥感图像目标SVM自动识别
郑春红;焦李成;郑贵文
【期刊名称】《控制与决策》
【年(卷),期】2005(20)11
【摘要】为了高效合理地确定支持矢量机(SVM)的参数,使其对复杂的二值遥感图像目标进行自动识别,采用实值编码遗传算法来实现SVM模型参数的自动选择.与穷举搜索的留一法及随机试凑法相比,采用遗传算法的SVM模型参数选择更简单、更易于实现,并使SVM具有更好的推广能力.二值遥感图像目标的分类识别结果表明,该方法不但可以提高分类识别率,而且显著地缩短了SVM的训练时间.
【总页数】5页(P1212-1215)
【关键词】支撑矢量机;遗传算法;模型选择;遥感图像;目标识别
【作者】郑春红;焦李成;郑贵文
【作者单位】西安电子科技大学电子工程学院;海军驻西安20所军事代表室
【正文语种】中文
【中图分类】TP391
【相关文献】
1.基于稀疏编码空间金字塔匹配和GA-SVM的列车故障自动识别 [J], 孙国栋;周振;王俊豪;张杨;赵大兴
2.基于GA-SVM算法的烤烟香型自动识别研究 [J], 邱昌桂;孔兰芬;杨式华;杨双艳;刘静;张建强;袁天军;刘泽
3.基于GA-SVM算法的烤烟香型自动识别研究 [J], 邱昌桂; 孔兰芬; 杨式华; 杨双艳; 刘静; 张建强; 袁天军; 刘泽
4.基于改进区域分割遥感图像的航天器目标自动识别方法 [J], 严南;姚捃;黄宇
5.基于GA-SVM算法的通信网络入侵信号自动识别技术 [J], 杨本胜
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如何进行遥感图像的特征提取与目标识别

如何进行遥感图像的特征提取与目标识别

如何进行遥感图像的特征提取与目标识别遥感图像是一种通过遥感技术获取的地球表面的图像数据,具有广泛的应用价值。

然而,由于遥感图像的数据量庞大且复杂,直接使用原始图像进行分析和处理会面临诸多挑战。

因此,对遥感图像进行特征提取和目标识别成为了遥感图像处理的核心问题。

本文将探讨如何进行遥感图像的特征提取与目标识别,并通过实例进行说明。

一、理解遥感图像的特征提取特征提取是将图像中的信息转化为可供计算机进一步处理的数值或符号特征的过程。

在遥感图像中,特征提取是通过对图像的处理和分析,提取出具有代表性和区分度的图像特征,以便进行后续的目标识别和分类。

在遥感图像中的特征可以包括空间特征、频谱特征、纹理特征等。

其中,空间特征指的是图像中目标的几何形状、大小和分布等信息;频谱特征则是指图像中目标在不同波段上的反射或辐射强度的分布信息;而纹理特征则是指图像中目标的纹理信息,如纹理的粗糙度、方向等。

二、常用的遥感图像特征提取方法1. 基于像素的特征提取方法基于像素的特征提取方法是将图像中的每一个像素点作为一个单独的特征,并将其通过某种算法转化为能够反映目标信息的数值特征。

这种方法简单直观,适用于需要考虑目标每个像素点的信息的任务,如边缘检测、目标分割等。

2. 基于区域的特征提取方法基于区域的特征提取方法将图像中的像素点组织成一个一个的区域,并对每个区域提取特征。

这种方法考虑了目标的上下文信息,能够更好地反映目标的几何形状和分布情况。

常用的基于区域的特征提取方法包括基于区域的纹理特征、形状特征等。

3. 基于深度学习的特征提取方法随着深度学习的发展,基于深度学习的特征提取方法也逐渐应用于遥感图像处理中。

深度学习通过构建多个隐藏层的神经网络模型,能够自动学习和提取图像中的特征。

这种方法不需要手工设计特征提取算法,具有非常强的表达能力和适应性。

三、遥感图像目标识别的方法在进行了特征提取之后,接下来的任务就是对图像中的目标进行识别。

遥感图像目标识别与检测算法研究

遥感图像目标识别与检测算法研究

遥感图像目标识别与检测算法研究在当今日益发展的遥感技术领域中,遥感图像目标识别与检测是一个重要的研究方向。

随着遥感数据的不断增加和应用需求的提高,开展高效、准确的目标识别与检测研究具有重要的理论意义和实际应用价值。

本文将对遥感图像目标识别与检测算法的研究进行探讨,并介绍其中一些常见的算法方法与应用。

目标识别与检测是图像处理的重要内容之一,而遥感图像在目标识别与检测中的研究更为复杂和具有挑战性。

因为与传统视觉图像相比,遥感图像具有数据量大、噪声多、分辨率高等特点。

因此,传统的目标识别与检测算法难以直接应用于遥感图像中。

为了解决这些问题,研究者们提出了许多创新的遥感图像目标识别与检测算法。

一种常用的遥感图像目标识别方法是基于特征提取和分类器的组合。

在这种方法中,首先通过特征提取算法寻找目标在图像中的典型特征,如纹理、形状、颜色等。

然后将提取到的特征输入到分类器中进行目标的分类。

常用的特征提取方法包括局部二值模式(LBP)、尺度不变特征变换(SIFT)和灰度共生矩阵(GLCM)等。

在分类器的选择上,支持向量机(SVM)、最近邻分类器(KNN)和神经网络等都有较好的表现。

通过这种组合算法,可以实现对遥感图像中目标的快速准确识别与检测。

除了基于特征提取和分类器的组合方法外,还有一些基于深度学习的目标识别与检测算法在遥感图像领域取得了重要的突破。

深度学习算法通过构建多层神经网络模型来自动学习特征。

具有多层结构的深度卷积神经网络(CNN)在图像处理中具有很好的表现,可以提取目标和背景之间的复杂关系,并实现准确的目标识别与检测。

近年来,基于深度学习的遥感图像目标识别与检测算法得到了广泛关注,并取得了显著的进展。

此外,遥感图像目标识别与检测还面临着一些独特的挑战。

例如,由于遥感图像中目标和背景之间的变化性较大,目标检测的准确性往往受到干扰。

针对这个问题,研究者们提出了一些自适应的目标检测算法,通过利用背景模型和多尺度分析等技术,提高算法对目标和背景变化的适应能力。

遥感图像处理中的目标识别算法

遥感图像处理中的目标识别算法

遥感图像处理中的目标识别算法目录:1. 引言2. 目标识别算法概述3. 特征提取算法3.1 颜色特征提取算法3.2 纹理特征提取算法3.3 形状特征提取算法4. 目标分类算法4.1 监督学习算法4.2 无监督学习算法4.3 半监督学习算法5. 目标识别算法实践与应用6. 总结1. 引言遥感图像处理中的目标识别算法起到了至关重要的作用,它能够从大量的图像数据中准确定位和识别感兴趣的目标。

本文将综述当前遥感图像处理中常用的目标识别算法,包括特征提取算法和目标分类算法,并结合实践案例,讨论其应用领域和效果。

2. 目标识别算法概述目标识别算法是遥感图像处理的核心部分之一,主要任务是在图像中准确地检测、定位和识别感兴趣的目标。

一般来说,目标识别算法包含两个主要步骤:特征提取和目标分类。

特征提取是将原始图像转换为可用于分类的特征向量的过程,而目标分类则是根据特征向量对目标进行分类和识别。

3. 特征提取算法3.1 颜色特征提取算法颜色是遥感图像中常见的特征之一,可用于目标的区分和识别。

颜色特征提取算法主要包括直方图匹配、色彩直方图和颜色矩等方法。

直方图匹配通过比较目标区域和参考样本的颜色直方图相似度来进行目标识别;色彩直方图则通过统计每个颜色的像素数量来描述图像的颜色分布;颜色矩则是通过计算颜色分布的数学统计量来表示图像的颜色特征。

3.2 纹理特征提取算法纹理是遥感图像中另一个重要的特征,它反映了目标表面的细节和结构。

纹理特征提取算法主要包括灰度共生矩阵和小波变换等方法。

灰度共生矩阵通过分析像素灰度间的空间关系来描述图像的纹理特征;小波变换则是通过将图像分解为不同频率的子带来提取图像的纹理信息。

3.3 形状特征提取算法形状是目标的重要特征之一,可以用于目标的检测和识别。

形状特征提取算法主要包括边缘检测、轮廓描述和形状拟合等方法。

边缘检测通过检测图像中的边缘信息来获得目标的形状特征;轮廓描述则是通过将目标轮廓抽象成一组特征点来表示目标的形状;形状拟合则是利用数学模型来拟合目标的形状。

空间遥感图像的高精度目标检测与识别

空间遥感图像的高精度目标检测与识别

空间遥感图像的高精度目标检测与识别空间遥感技术是一种通过主动或被动的感知手段,向地球表面空间信息的获取方法。

由于其可观性、高效性和信息量大等特点,在国民经济、国土资源管理、环境监测、城市规划、交通运输、卫生防疫等方面发挥着不可替代的作用。

空间遥感技术可以获取高精度的地理空间信息,其中目标检测与识别是具有很高研究价值和实际应用的问题。

本文将主要探讨一下如何实现空间遥感图像的高精度目标检测与识别,并提供一些解决思路和方法。

一、高精度目标检测的意义空间遥感技术的发展,使得在大面积地区内获得的遥感图像数据变得非常方便。

然而,如何从这些海量的数据中快速、精确地提取出需要的信息,已经成为研究和应用的关键问题之一。

其中,目标检测是遥感图像处理中非常基础和重要的问题之一。

尤其是对于地物目标的识别和定量分析,目标检测的高精度性能显得尤为重要。

具有高精度的目标检测能够提供更细致的空间信息,可以发现更小的物体和更显著的信息,使得遥感数据的应用领域更加广泛和深入。

二、实现高精度目标检测的方法1. 基于机器学习的目标检测方法随着计算机视觉和人工智能技术的发展,基于机器学习的目标检测方法已逐渐取代了基于传统数学模型的方法。

机器学习方法主要包括支持向量机(SVM)、神经网络和决策树方法等。

这些方法可以直接将遥感图像中的像素点视为数据,然后训练机器学习模型进行分类,以实现目标区域的自动提取和识别。

尤其是在大量样本数据集和深度学习模型的帮助下,机器学习方法在遥感图像领域中的精度和效率得到了很大的提升。

2. 基于特征提取的目标检测方法特征提取是目标检测中非常重要和基础的问题。

目标检测方法基于特征提取的思想,对遥感图像进行预处理,提取出其中的空间、频率、边缘等重要信息,然后通过一定的算法和模型,将目标区域进行筛选并识别。

常用的特征提取方法包括滤波法、微分几何算子和灰度共生矩阵法等。

这些方法可以将图像中的空间信息、纹理特征等提取出来,对于合适的分类器和监督学习方法,可以达到较好的目标检测效果。

遥感图像解译中的分类算法介绍

遥感图像解译中的分类算法介绍

遥感图像解译中的分类算法介绍遥感图像解译是遥感科学领域中的重要研究内容之一,通过对遥感图像中的地物进行分类和识别,可以帮助我们更好地了解地球表面的变化和特征。

在遥感图像解译中,分类算法起着至关重要的作用,它们能够根据一定的规则和特征,将图像中的像素点划分到不同的类别中。

一个常用的分类算法是基于统计学方法的最大似然分类算法。

该算法基于概率统计的原理,假设不同类别的像素具有不同的统计分布特征,通过最大化观测样本在给定类别的概率,来判断未知样本属于哪个类别。

最大似然分类算法需要先获取样本数据,利用这些数据建立不同类别的统计模型,然后利用这些模型对未知样本进行分类。

该算法对训练样本的要求比较高,需要代表性良好、覆盖全面的样本数据,同时对分类标签的准确性也要求较高。

另一个常用的分类算法是基于机器学习的支持向量机(SVM)算法。

SVM算法是一种监督学习算法,通过将样本点映射到高维空间中,构造最优的超平面来进行分类。

与最大似然分类算法相比,SVM算法更适用于高维数据,并且对训练样本的要求相对较低。

SVM算法可以通过选择合适的核函数来适应不同的数据分布情况,例如线性核、多项式核和径向基核等,使得算法具有更强的灵活性和适应性。

此外,还有一些基于像素特征的分类算法,例如决策树、随机森林和人工神经网络等。

这些算法通过计算像素点的特征值,如光谱反射率、颜色和纹理等,来进行分类。

决策树算法采用树形结构,通过一系列的判断条件来将样本划分到不同的类别中;随机森林算法则是多个决策树的集成,通过多数投票的方式来确定最终的分类结果;人工神经网络算法则是模拟人脑神经元之间的连接和传递过程,通过调整神经元间的权值来实现分类。

遥感图像解译中,不同的分类算法适用于不同的场景和任务。

最大似然分类算法在样本数据充分、分布均匀的情况下表现较好,适用于小范围的目标识别和分类;SVM算法适用于高维数据、样本分布不平衡的情况下,具有较强的泛化能力;基于像素特征的分类算法则适用于多光谱图像和高光谱图像,可以提取丰富的地物信息。

卫星图像处理中的目标识别与精度提升技巧

卫星图像处理中的目标识别与精度提升技巧

卫星图像处理中的目标识别与精度提升技巧目标识别和精度提升是卫星图像处理的重要部分。

随着卫星技术的不断发展,遥感卫星能够提供高分辨率的图像,从而使目标识别变得更加精确和可靠。

在本文中,我们将探讨卫星图像处理中的目标识别与精度提升的技巧。

目标识别是指在卫星图像中确定特定目标的过程。

这些目标可以是人造结构、自然地貌、植被、水体等。

目标识别在军事、环境监测、城市规划等领域具有广泛的应用。

然而,卫星图像通常包含大量的噪声和干扰,这给目标识别带来一定的挑战。

为了在卫星图像中准确地识别目标,我们需要使用一些技术和方法。

以下是一些常用的目标识别技巧:1. 特征提取:特征提取是指从卫星图像中提取与目标相关的特征。

这些特征可以是形状、纹理、颜色等。

通过识别和提取这些特征,可以进一步准确地确定目标的位置和属性。

常用的特征提取工具包括边缘检测、形态学操作、直方图等。

2. 分类器:分类器是一种用于将目标和背景分离的算法。

常见的分类器包括支持向量机(SVM)、随机森林、人工神经网络等。

这些分类器可以根据特征提取到的信息对每个像素进行分类,从而实现目标的识别。

3. 上下文信息:利用上下文信息可以进一步提高目标识别的准确性。

上下文信息是指目标周围的环境、位置和关系。

通过考虑目标与周围环境的一致性和相关性,可以减少误识别和错误分类的机会。

4. 多尺度分析:由于卫星图像的分辨率通常较高,目标可能在不同的尺度上呈现不同的外观。

因此,使用多尺度分析技术可以在不同的尺度上对目标进行识别和分析。

常用的多尺度分析方法包括小波变换、图像金字塔等。

目标识别的精度提升是一个关键问题。

要提高目标识别的精度,我们可以采取以下技巧和策略:1. 数据增强:数据增强是指通过扩充训练数据集来提高目标识别的准确性。

通过对卫星图像进行平移、旋转、缩放等变换,可以增加数据的多样性,从而提高模型的泛化能力。

2. 深度学习:深度学习是一种基于神经网络的机器学习方法,具有强大的图像识别能力。

遥感影像目标识别与提取技术要点与实例分析

遥感影像目标识别与提取技术要点与实例分析

遥感影像目标识别与提取技术要点与实例分析遥感影像目标识别与提取技术在现代科技中扮演着重要的角色。

它通过分析和处理遥感影像数据,实现对地球上的目标进行自动识别和提取。

这项技术的发展对于环境监测、农业生产、城市规划等方面都具有重要意义。

本文将围绕遥感影像目标识别与提取技术展开,介绍相关要点并以实例进行分析。

一、遥感影像目标识别技术要点1. 特征提取:特征提取是遥感影像目标识别的核心任务之一。

它通过分析影像中目标的独特特征,如纹理、形状、颜色等信息,以区分不同的目标。

常用的特征提取方法包括纹理特征提取、形状特征提取和频率特征提取等。

其中,纹理特征提取是较为常见且有效的方法之一。

通过提取目标表面的纹理特征,可以将目标与周围背景进行区分,实现目标的识别。

2. 分类算法:分类算法是遥感影像目标识别的关键环节。

常见的分类算法包括支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)和决策树等。

这些算法通过对训练样本的学习和训练,建立分类模型,并用该模型对图像进行分类。

根据实际应用需求,可以选择不同的分类算法来实现目标的准确识别。

3. 数据融合:数据融合是遥感影像目标识别中的重要步骤之一。

它通过将不同分辨率或不同波段的遥感影像数据进行融合,以提高目标识别的准确性和可靠性。

数据融合可以包括像素级融合和特征级融合。

像素级融合是将多幅遥感影像进行像素级别的融合,形成高分辨率的合成影像。

特征级融合则是将不同特征信息进行融合,以产生更具丰富信息的目标特征。

二、实例分析以农业生产监测为例,利用遥感影像目标识别与提取技术可以实现对农作物的自动识别和监测。

首先,通过对遥感影像进行预处理,包括大气校正、辐射校正等,获得高质量的农田遥感影像数据。

然后,通过特征提取方法,提取农田遥感影像中农作物的有效特征,如作物的纹理、形状和颜色等。

接下来,利用分类算法,将提取到的特征与已有的农作物类别进行学习和训练,建立作物分类模型。

最后,利用该模型对新的遥感影像数据进行分类,实现对农作物的自动识别。

遥感图像处理中的目标提取与识别算法研究

遥感图像处理中的目标提取与识别算法研究

遥感图像处理中的目标提取与识别算法研究摘要:遥感图像处理是利用卫星、航空器等遥感数据获取地球表面信息的过程,其中目标提取与识别作为遥感图像处理的重要环节,对于提高遥感数据分析与应用的效率具有关键作用。

本文将探讨遥感图像处理中常用的目标提取与识别算法,并从图像预处理、特征提取与选择、分类器设计与优化等方面进行详细分析。

1. 引言遥感图像处理是通过感知和解释来自于卫星等遥感传感器采集的地球表面信息的过程。

目标提取与识别是遥感图像处理的重要研究领域,它可以帮助我们更好地理解和利用遥感数据。

本文将介绍目标提取与识别算法的研究现状和发展趋势。

2. 遥感图像目标提取算法遥感图像目标提取算法主要包括图像预处理、特征提取与选择以及目标分类器设计等步骤。

2.1 图像预处理图像预处理是在目标提取与识别的过程中的第一步,它旨在去除图像中的噪声和冗余信息,增强目标与背景之间的对比度。

常用的图像预处理算法包括直方图均衡化、高斯滤波、中值滤波等。

这些算法能够有效地减少图像中的噪声和增强目标的边缘信息,为后续的特征提取与分类准确性提供了基础。

2.2 特征提取与选择特征提取与选择是目标提取与识别的关键步骤之一,它能够描述遥感图像中的目标信息。

常用的特征提取方法包括颜色特征、纹理特征和形状特征等。

在选择特征时,可以利用统计学方法或者信息论方法进行特征选择,以提高算法的效率和准确性。

2.3 目标分类器设计与优化目标分类器是目标提取与识别的核心部分,它采用特征向量作为输入,将目标分为不同的类别。

常用的目标分类器有支持向量机(SVM)、人工神经网络(ANN)、决策树等。

在设计目标分类器时,需要考虑分类器的泛化能力、分类准确性和计算复杂度等因素。

此外,通过调整分类器的参数和优化算法,可以进一步提高目标提取与识别的效果。

3. 目标提取与识别算法的应用目标提取与识别算法在军事、地质、城市规划、农业和环境保护等领域有着广泛的应用前景。

3.1 军事领域在军事领域,目标提取与识别算法可以用于军事目标的检测与分类。

遥感图像解译与目标识别方法研究

遥感图像解译与目标识别方法研究

遥感图像解译与目标识别方法研究遥感图像解译与目标识别方法是遥感技术领域的重要研究方向之一。

随着遥感卫星和航空摄影技术的发展,获取到的大量遥感图像数据对于地球观测、环境监测、资源调查以及国土安全等领域具有重要意义。

然而,由于图像数据的复杂性和高维度特征,如何高效准确地解译图像并从中识别出感兴趣的目标仍然是一个挑战。

在遥感图像解译过程中,目标识别是一个关键步骤。

目标识别旨在从遥感图像中提取目标物体的空间、光谱和纹理特征,并将其与预定义的目标类型进行匹配。

为达到准确的目标识别,研究人员提出了多种方法,以下将介绍其中的几种主要方法。

首先是基于人工规则的目标识别方法。

这种方法基于遥感图像数据的特征和各个目标类型的分布规律,通过制定一系列人工规则来识别目标。

这种方法的优点是可以利用专家知识快速准确地进行目标识别,但缺点是容易受限于人工规则的局限性和通用性,同时需要大量的人力和时间投入。

其次是基于机器学习的目标识别方法。

机器学习是一种通过分析数据并自动学习模式与规律的方法。

在遥感图像解译中,机器学习方法可以通过训练模型来自动从图像数据中学习目标的特征和分布规律,从而实现目标识别。

常见的机器学习方法包括支持向量机(SVM)、决策树(DT)和神经网络(NN)等。

这些方法可以有效地处理遥感图像中的高维数据,并能够识别出复杂的目标类型。

另外,基于深度学习的目标识别方法在遥感图像解译中也得到了广泛应用。

深度学习是机器学习的一种方法,通过模拟人脑神经网络的结构和功能,进行特征学习和模式识别。

在遥感图像解译中,深度学习方法可以通过深层神经网络的训练来提取和学习图像中的高级特征,并实现目标的自动识别。

常见的深度学习方法包括卷积神经网络(CNN)、循环神经网络(RNN)和生成对抗网络(GAN)等。

深度学习方法在图像分类、目标检测和语义分割等任务上取得了显著的成果,对于遥感图像解译与目标识别同样具有巨大潜力。

此外,遥感图像解译与目标识别方法的研究还面临一些挑战和问题。

遥感影像分类算法比较和优化选择

遥感影像分类算法比较和优化选择

遥感影像分类算法比较和优化选择遥感影像分类是遥感技术的重要应用之一,通过利用遥感数据对地表进行分类,可以提供大量的地理空间信息,为环境监测、土地利用规划、灾害评估等领域提供数据支持。

在遥感影像分类中,选择合适的分类算法是至关重要的,而对于不同的遥感影像数据和分类任务,不同的算法可能具有不同的优势和不足。

本文将比较和评估几种常见的遥感影像分类算法,并介绍如何根据实际情况选择合适的算法进行优化。

首先,常用的遥感影像分类算法包括最大似然法(Maximum Likelihood),支持向量机(Support Vector Machine,SVM),随机森林(Random Forest)和卷积神经网络(Convolutional Neural Network,CNN)等。

这些算法在不同的应用场景中已经取得了一定的成果。

最大似然法是一种统计方法,它基于遥感样本的统计分布进行分类。

该方法假设每个类别的样本分布服从多元高斯分布,通过最大化样本的似然函数来确定分类结果。

这种方法对于具有较好的样本分布并且不同类别之间的分布差异较大的遥感影像数据较为适用。

然而,最大似然法对于噪声干扰、样本不均衡和多光谱特征缺失等问题较为敏感。

支持向量机是一种常用的监督学习算法,它通过构建一个最优的超平面来实现二分类或多分类任务。

对于遥感影像分类,SVM可以有效地处理高维数据,具有较好的泛化能力和鲁棒性。

此外,SVM还可以通过核函数将非线性问题转化为线性问题进行处理。

尤其是在样本不均衡、噪声干扰较大的情况下,SVM表现出较好的性能。

随机森林是一种基于决策树的集成学习算法,它通过组合多个决策树来进行分类。

在遥感影像分类中,随机森林具有良好的鲁棒性和稳定性,能够有效地处理噪声干扰、多光谱特征缺失等问题。

此外,随机森林还可以提供特征重要性的评估,帮助我们了解不同特征对于分类结果的贡献程度。

卷积神经网络是一种深度学习算法,通过多层的卷积和池化操作来提取遥感影像的特征,并通过全连接层进行分类。

遥感影像分类中的特征选择与分类算法

遥感影像分类中的特征选择与分类算法

遥感影像分类中的特征选择与分类算法遥感影像分类是利用遥感技术获取的遥感影像数据进行分类和识别的过程。

在遥感影像分类中,特征选择与分类算法是非常关键的一环,直接影响到分类结果的准确性和效果。

特征选择是指从遥感影像数据中选择最具代表性和区分度的特征,以提高分类的准确性和效率。

遥感影像数据通常包括光谱特征、纹理特征、形状特征等多个方面的信息。

在特征选择过程中,需要考虑到不同特征之间的相关性、信息量、重要性等因素。

一种常用的特征选择方法是主成分分析(PCA),它可以通过线性转换将原始的多维数据转化为少数几个主成分,从而实现降维。

主成分分析可以将原始特征空间转换为一个新的特征空间,使得新的特征空间中的各个特征之间不再相关,从而减少了冗余信息,提高了分类的准确性。

除了主成分分析,还存在着其他的特征选择方法,例如相关系数法、信息熵法、遗传算法等。

这些方法有各自的特点和适用范围,可以根据具体的遥感影像分类任务选择合适的方法。

在完成特征选择后,就需要选择适合的分类算法来对遥感影像进行分类。

常用的分类算法包括支持向量机(SVM)、K近邻算法(KNN)、朴素贝叶斯分类算法等。

支持向量机是一种常用的分类算法,其基本思想是通过构建一个最优的分离超平面来进行分类。

支持向量机在处理高维数据上有较好的表现,并且可以处理非线性问题通过核函数将数据映射到高维空间进行分类。

K近邻算法是一种基于样本之间距离的分类算法。

该算法的基本思想是将样本数据点划分为不同的类别,依据样本之间的距离来确定新的未知样本的类别。

K近邻算法简单易理解,并且在处理多分类问题上具有较好的表现。

朴素贝叶斯分类算法是一种基于概率统计的分类算法。

它基于贝叶斯定理,通过计算样本的条件概率来确定其所属类别。

朴素贝叶斯分类算法具有较强的学习能力和泛化能力,并且在处理大规模数据上具有较高的效率。

除了上述的分类算法,还存在着其他的分类算法,例如决策树、神经网络等。

这些分类算法各有优缺点,可以根据具体的需求选择合适的算法。

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1007-4619 (2010) 05-928-16 Journal of Remote Sensing 遥感学报Received : 2009-08-13; Accepted : 2009-12-24Foundation : “863” project (No. 2009AA12Z121, No. 2009AA12Z148),Fundamental Research Funds for the Central Universities.First author biography : SUN Ning (1985— ), female, graduate student, her research interest includes urban remote sensing and urban planning. E-mail: ningning8533@Corresponding author : CHEN Qiuxiao, E-mail: chen_qiuxiao@Coupling GA with SVM for feature selection in high-resolutionremote sensing target recognitionSUN Ning 1, CHEN Qiuxiao 1, LUO Jiancheng 2, SHEN Zhanfeng 2, HU Xiaodong 21. Institute of Urban Planning Engineering and Information Technology , Zhejiang University , Zhejiang Hangzhou 310058, China ;2. Institute of Remote Sensing Applications , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100101, ChinaAbstract: As one of the key techniques for high-resolution remote sensing target recognition, feature selection focused onhow to find the critical features in the feature set to represent the target. Generally, the classical methods for feature selection were as follows, principal component analysis, empirical method, etc. When using these classical methods, recognition accuracy was not guaranteed. In this paper, a new method was proposed, the main idea of which was to couple GA (Genetic Algorithm) and SVM (Support Vector Machine) for feature selection, and using recognition results to guide the revolution direction of GA. Meanwhile, to reduce the risk of premature convergence of the traditional GA, some modification had been made. The experi-ment demonstrated the effectiveness of the proposed method.Key words: genetic algorithm, support vector machine, target recognition, feature selection CLC number: TP751.1 Document code: A1 INTRODUCTIONThe main task of remotely sensed target recognition (Minget al ., 2005) (RSTR) is to determine whether interesting targetsexist or not, and to find out what is the target and where it is. Mainly focusing on recognition of artificial geo-objects, RSTR relies on not only targets’ spectral features and shape index, but also their spatial semantic relations with surrounding geo-objects. Generally, the main purpose of RSTR is to recog-nize small-scale geo-objects, and high spatial resolution aerial images and satellite images are often utilized as data source (Li et al ., 2006). Since the advent of remote sensing technology in the sixties of last century, RSTR has always been a hot topic in this field. In recent years, there are many re-searches conducted on target recognition of artificial geo-objects like building, road and bridge from remotely sensed imagery. However, how to improve the accuracy of these re-searches remains to be solved.Generally speaking, RSTR includes the following threestages: image processing (including image segmentation), fea-ture extraction, classification and recognition. As to feature extraction, spectral features, shape index and texture featuresare commonly used. Due to the multiband property of remotely sensed images, hundreds of features can be extracted from them if needed. However, positive features correlation will result inredundancy and increase the computation cost of recognition respectively, while negative correlation may lead to a strange phenomenon-more features, lower accuracy. To recognize dif-ferent kinds of targets, different combination of features areused. However, too much features are not necessary for recog-nition, and will probably reduce the recognition accuracy. That is why feature selection-finding a small number of key features from the feature set to well represent target, becomes one of the most important topic of RSTR researches (Niu & Ni, 2005; Zhang et al ., 2005). At present, the empirical approach or principal component analysis are always used to find the best combination of fea-tures for target representation. However, such combination of features are not capable of distinguishing targets from non-targets, recognition accuracy is therefore not guaranteed. Inconsideration of the facts stated above, we proposed a coupling method named GA-SVM (coupling GA with SVM) for feature selection, through which, a small number of key features were selected. By inputting these features into classifier, building targets can be recognized from quickbird images. The experi-mental results showed that this method can improve recognition accuracy obviously. 2 COUPLING OF GA AND SVMGA is a probabilistic search algorithm based on the principleSUNNing et al.: Coupling GA with SVM for feature selection in high-resolution remote sensing target recognition 929of biological evolution-the survival of the fittest, which was initially proposed by Holland ( Holland, 1973, 1975) in the early 1970s. In pattern recognition domain, GA is famous for its strong robustness and adaptability, and is often used to solve complex optimization problems. However, GA does not have the ability to calculate the optimal direction. Due to the fact that recognition accuracy mainly relies on the classification results, it will be very helpful to feature selection and recognition ac-curacy improvement subsequently if GA is coupled with a good classifier such as SVM. SVM uses a hypothetical space of lin-ear functions in a high dimensional feature space trained with a learning algorithm based on optimization theory. The advantage of SVM is as follows, robustness, good learning abilities and suitability for high dimensional data classification (Xu & Li, 2004; Zhang, 1997). In this paper, GA and SVM were coupled for feature selection (coupling structure shown in Fig. 1), that is to use genetic mechanism of GA to find a subset of features, construct the fitness function by the classification accuracy using SVM, and recognize all targets through SVM classifier by utilizing the optimized subset of features once they were obtained. Specifically, the coupling is reflected in the following three stages: feature dimensionality reduction, fitness calcula-tion and target recognition.2.1 Feature dimensionality reduction phaseIn this paper, GA’s population evolution was used to reduce the dimension, then vectors with reduced dimension were put into SVM and mapped to the new linear feature space, through which feature dimensionality reduction in GA and feature space mapping in SVM were combined.GA11SVM1(,,)(,,)()((),,())n ddx x x x xx x x d nφφφ=⎯⎯⎯→⎯⎯⎯→=<"""(1)2.2 Fitness calculation phaseTo improve SVM classifier’s discrimination between differ-ent objects and the recognition accuracy for specific target, training sample set (S trn) as well as testing sample set (S test) were utilized. S trn should include different types geo-objects and each sample should be representative. S test consists of two cate-gories, objects to be identified and the other ones. Because of the complexity of remote sensing images, an appropriate in-crease in the number of samples can be considered to improve recognition accuracy.S trn was trained in the new feature space in order to find the hyperplane that can classify S trn correctly, then this hyperplane was used to classify S test. By returning the fitness based on clas-sification results to GA, the next evolution direction was well guided. Thus, the final obtained feature subset being the best combination of features for target recognition was ensured.Here, SVM uses the following decision function:1()sgn(,)di i iif x y K x x bα=⎛⎞=+⎜⎟⎜⎟⎝⎠∑(2) where, K(x i, x)is the Kernel function.2.3 Results of genetic identification phaseWhen the population met the convergence conditions, indi- vidual with the highest fitness was outputted, feature informa- tion from the individual was read and mapped to a linearFig. 1 Structure diagram of how to couple GA with SVM930 Journal of Remote Sensing 遥感学报 2010, 14(5)feature space to recognize all targets, and recognition results were obtained finally.3 IMPROVEMENT OF GAGA is a global random optimization algorithm by simulating the species evolution. It uses binary-coded chromosome to form the population, controls the genetic process through operators like mutation and crossover. To ensure GA’s reasonable evolu-tion direction, the fitness function and convergent condition were set. On the premise of maximizing the accuracy of RSTR, the fewer features used, the better. In order to achieve this goal, the coupling of GA and SVM should not only guarantee the genetic direction to improve the recognition accuracy, but also avoid the risk of premature convergence the traditional GA brings. Therefore, some improvement on traditional GA was made by introducing the individual optimization of the selec-tion mechanism and foreign individuals’ access mechanism, and the final recognition accuracy was controlled or affected by the fitness function and population reset mechanism.3.1 Individual choiceIndividual is the basic unit that carries feature information in the genetic process. The heterogeneity and fitness of the indi-vidual in the same generation is the key factor that determines whether the final feature scheme is the best one. In order to ensure the diversity of the highest fitness of the population, Individual optimization and the foreign individual access mechanism were applied for individual selection based on bi-onics.3.1.1 Individual optimization of the selection mechanismIn the population initialization phase, in order to reduce fea-ture dimension obviously, the various components of chromo-somes were randomly set to 1 with a small probability. To op-timize the genetic process, reduce the possibility falling into a local minimum during the evolution, the chromosome was evaluated in the initialization process. If its fitness is less than a certain threshold value, then a new chromosome was re-generated to replace the old one.During the genetic process, optimal string retention strategy was applied to ensure that the highest fitness of individual was directly passed to the next generation. Meanwhile, according to the individual fitness, a number of individuals were selected by the expectation selection mechanism to form the breeding herd, among which, two parents were selected randomly to complete the hybridization. Single-dot blot hybridization was used, that is, breakpoint was randomly selected, and two parts of the parents were exchanged to form new individuals. For two parents x1, x2, and two offspring x3, x4, fitness was calculated according to Eq.(4). Then, individual x i with the highest fitness was found, hamming distance between x i and other three individuals were computed in order to find x k that had the greatest distance to x i, x i and x k were then passed into the next generation.3.1.2 Foreign individual access mechanismTo avoid local individual homogenization phenomena after several times of evolution, foreign individual was introduced. The probability of all individuals was calculated according to Eq. (3), where F(x) was the fitness obtained by Eq. (4), fit max was the largest population fitness, and fit min was the smallest one.maxmax minfit()()fit fitmF xp x−=−(3)Based on the above probability, an individual was randomly selected and then deleted from the population, and a new one was re-initialized and added. To ensure the overall population quality, the foreign individual’s fitness should be larger than 0.4.3.2 Accuracy controlThe ultimate goal of feature optimization is to improve the recognition accuracy. So, based on accuracy evolution, a fitness function was constructed by coupling GA with SVM, and population reset mechanism was introduced for convergence judgment in order to escape from the local minimum state.3.2.1 Construction of the fitness functionTo meet target recognition request, the fitness function was constructed based on recognition error and feature dimension of the training sample set:12min max min()(1()())(1(())/())F x w E x E xw d x d d d=×−−+×−−−miss error(4) where, E miss(x) is the proportion of missed targets, E error(x) is the proportion of misclassified targets, d(x) is the number of di-mensions the chromosome contains, d max is the maximum number of dimensions x may contain, while d min is the mini-mum number. w1 and w2 correspond to the weights of target recognition accuracy and feature dimension respectively, where w1+w2 =1.3.2.2 Convergence condition and population reset mechanismThree kinds of convergence conditions are set in the algo-rithm: the individual’s largest fitness is greater than 0.95, and this fitness has not been improved during five generations; the individual’s largest fitness is greater than 0.9, and this fitness has not been improved during ten generations; algorithm has reached 100 generation evolution.If the individual’s largest fitness has not been improved during ten generations, and this fitness is smaller than 0.9, it can be assumed that the algorithm falls into a local minimum state. In such situation, population reset mechanism should be launched, the individual with the largest fitness in the genera-tion was kept, other individuals were randomly retained, the remaining individuals was reset by initialization process, then the genetic process was restarted.4 BUILDING T ARGET RECOGNITION EXPERIMENTSIN HIGH-RESOLUTION REMOTE SENSING IMAGE 4.1 Experimental data and platformTwo subset of Quickbird image covering part of Wu’hanSUN Ning et al .: Coupling GA with SVM for feature selection in high-resolution remote sensing target recognition931City were selected as experimental data, which consisted of four bands – blue, green, red and near-infrared band with spa-tial resolution as 0.6 meters. The sizes of test images are 1600 × 1600 and 1200 × 800 respectively. The experimental platform used in this paper was SINCE2008 developed by the Institute of Remote Sensing Application, Chinese Academy of Sciences.4.2 Feature extractionAt the very beginning, test images were segmented by meanshift algorithm in the proper scale. In this experiment, when the scale (minimum region size) was 100 or 200 pixels, building primitives can be segmented well. For more details on Mean Shift algorithm, one can refer to (Comaniciu & Meer, 2002). Segmentation results, with 3236 and 1435 image objects respec- tively (Table 1), were used as input data of the classifier. In-cluding spectral features, geometric features and texture fea-tures from the original data, 31 features were extracted. Quick-bird images used in this experiment include four bands. With the increase of the number of image bands, the number or the weight of geometrical features can be increased to avoid the decrease of the contribution of the geometric features to the final recognition results.Table 1 Feature listFeature nameFeature numberMean brightness4 Standard deviation of brightness4SpectralfeaturesSubtotal 8ASM 4 IDM 4 Entropy 4 Contrast 4 TexturefeaturesSubtotal 16 Perimeter 1Area 1Bounding rectangle width1 Bounding rectangle length 1 Bounding rectangle’s principal direction1 Shape index1Compactness 1GeometricfeaturesSubtotal 7Total 31Spectral features’ computation was omitted because of itssimplicity. Based on gray - gradient co-occurrence matrix, thefollowing texture features were extracted:Entropy: Contrast: 11200Contrast ()n n ij i j i j P −−===−∑∑where, /ij ij ij ijP C C =∑∑, and C ij was the element (i , j ) of theco-occurrence matrix C . Gradient image was obtained through the following method: 41ic c ni g p p ==−∑, where p c was thespectral value of the center pixel, i n p was that of its four neighborhood pixel.The main geometric features were calculated as follows: Compactness: Compact=2Shape Factor: ShapeIndex=0.25×4.3 Experimental samples and experimental parameters’specificationThe training sample set and test sample set were selected separately (Table 2). For two test images, the former had 276 and 256 objects respectively, which were put into four catego-ries (building, shadow, green, road), while the latter 537 objects and 365 objects respectively, which were put into two catego-ries (building and non-building).Table 2 Sample setTraining sample setObject numberCategories name1st image2nd imageBuilding 67 78 Shadow 63 34Green 77 87 Road 69 57Test sample setObject numberCategories namelst image2nd imageBuilding 123 110 Non-building414 255GA ’s parameters were set as follows: population size was 50; in initialization phrase, each chromosome was set to 1 with a probability of 0.3; the weight of target recognition accuracy (w 1) was set to 0.9 since the ultimate goal was to maximize the tar-get recognition accuracy. Because of the uncertainty of GA, and in consideration that different order of features may lead to a different result, the experiment had been conducted for 20 times using the same data, and the average results were utilized for evaluation of the performance of the proposed coupling method (GA-SVM). As to SVM algorithm, third-order Gaussian kernel function was used, the value of s parameters and c parameters were 1.0in simmoid function, the epsilon in loss function of epsi-lon-SVR was set to 0.9, c-parameter of epsilon-SVR 25, andthreshold for terminating training 0.01. The process of coupling GA and SVM methods is shown in Fig. 2 and Fig. 3).932 Journal of Remote Sensing 遥感学报 2010, 14(5)Fig. 2 Building recognition process using the coupling method GA-SVM (Ⅰ)(a) 1st Quickbird test image; (b) Segmentation results; (c) Training sample set; (d) Test sample set; (e) Building recognition results with the highest accuracyFig. 3 Building recognition process using the coupling method GA-SVM (Ⅱ)(a) 2nd Quickbird test image; (b) Segmentation results; (c) Training sample set; (d) Test sample set; (e) Building recognition results with the highest accuracySUN Ning et al .: Coupling GA with SVM for feature selection in high-resolution remote sensing target recognition9334.4 Methods for comparison and some relevantspecificationTo verify the effectiveness of the proposed method, the fol-lowing methods were used for comparison: (1) GA coupled with minimum distance classifier; (2) PCA (principle compo-nent analysis) method; classical GA coupled with SVM; (3) empirical method. For PCA, the principal components extracted should at least represent 95% of original data information. The difference between (3) and the proposed method was as follows, the former did not use the individual optimization of the selec-tion mechanism, the foreign individual access mechanism, and the population reset mechanism as well. Except (1), all methods utilized SVM as classifier.4.5 Experimental results and analysisExperimental results Table 3 and Table 4 showed that for two test images the optimal feature subset obtained from the proposed method contains averagely 9.65 and 8.25 features respectively, common features that all 20 times experiments outputted were listed in Fig. 4 (b) and Fig. 5 (b) respectively, recognition accuracy varied from 98.48% to 96.59%, and from 93.31% to 90.66% respectively, with an average accuracy as 97.86% and 92.24%, the standard deviation as 0.41% and0.64% accordingly. From the above results, we can learn that our proposed method was a robust one with high accuracy at least for building recognition. The result are shown in Table 5 and Table 6.Comparison of the proposed GA-SVM method with classi-cal ones was shown in Table 7. From this table, we note that recognition accuracy was quite low—from 50.76% to 68.08% while using all the features. This number was slightly higher when utilizing PCA for feature dimension reduction. Because of the presence of premature convergence effect, and the rela-tive homogeneous characteristic of targets, the classical GA method did not have an obvious advantage over the empirical method (using spectral features by experience). Comparing methods listed in Table 3 and Table 4, we can learn that by utilizing the proposed method recognition accuracy was im-proved significantly. When coupling GA with the minimum distance classifier, the recognition accuracy was lower com-pared with the proposed GA-SVM method, which means that SVM is a good classifier for coupling. In addition, the proposed one outperformed the method by coupling classical GA with SVM because the improved GA (used in the former) can always guide GA’s evolution direction towards the improvement of target recognition accuracy, and reduce its risk of premature convergence as well.Table 3 Final recognition accuracy and corresponding feature number of twenty experiments (1st test image)Experiment No. 1st 2nd 3rd 4th 5th 6th 7th 8th 9th 10th Optimal features number 119912121110898Recognition accuracy/% 97.73 97.73 98.30 98.48 98.11 98.11 98.11 97.73 97.73 98.30 Experiment No. 11th 12th 13th 14th 15th 16th 17th 18th 19th 20th Optimal features number 8 10 6 10 10 11 10 8 12 9 Recognition accuracy/%97.54 98.30 96.59 97.54 97.54 97.54 98.11 97.73 98.11 97.92Table 4 Final recognition accuracy and corresponding feature number of twenty experiments (2nd test image)Experiment No. 1st 2nd 3rd 4th 5th 6th 7th 8th 9th 10th Optimal features number 9128891078712Recognition accuracy/%93.03 92.68 92.61 92.20 93.17 92.13 91.99 91.50 93.17 93.31 Experiment No. 11th 12th 13th 14th 15th 16th 17th18th 19th 20th Optimal features number 67996910487Recognition accuracy/%91.64 92.20 91.57 92.47 92.61 92.06 91.92 91.78 92.13 90.66Fig. 4 Feature selection result of 1st test image(a) Feature list with the highest accuracy; (b) Features included in over 10experiments resultsFig. 5 Feature selection result of 2nd test image(a) Feature list with the highest accuracy; (b) Features included in over 10experiments results934 Journal of Remote Sensing 遥感学报 2010, 14(5)Table 5 List of selected features in each experiment using 1st test imageNo. 1 2 34567891011121314 15 16 17 181920 ExperimentMean brightness_Band1 ◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎Mean brightness_Band2 ◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎Mean brightness_Band3 ◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎Mean brightness_Band4 ◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎Standard deviation of brightness_Band1 ◎◎Standard deviation of brightness_Band2 ◎◎Standard deviation of brightness_Band3 ◎Standard deviation of brightness_Band4Perimeter ◎Area ◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎Bounding rectangle widthBounding rectangle length ◎Bounding rectangle’s principal direction ◎◎◎◎◎Shape index ◎◎◎◎Compactness ◎◎ASM_Band1 ◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎ASM_Band2 ◎◎◎◎ASM_Band3 ◎◎◎◎◎◎ASM_Band4 ◎◎◎IDM_Band1 ◎◎◎◎◎◎◎◎IDM_Band2 ◎◎IDM_Band3 ◎◎◎◎◎◎◎IDM_Band4 ◎◎◎◎ENTROPY_Band1 ◎◎◎◎◎◎◎◎ENTROPY_Band2 ◎◎◎◎◎ENTROPY_Band3 ◎◎◎◎◎ENTROPY_Band4 ◎◎CONTRAST_Band1 ◎◎CONTRAST_Band2 ◎◎◎◎◎◎◎CONTRAST_Band3 ◎◎◎◎◎◎CONTRAST_Band4 ◎◎◎◎◎◎◎◎ denotes the feature is selected in the corresponding experiment.Table 6 List of selected features in each experiment using 2nd test imageNo. 1 2 3 4 5 6 7 8 91011121314 15 16 17 181920 ExperimentMean brightness_Band1 ◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎Mean brightness_Band2 ◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎Mean brightness_Band3 ◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎Mean brightness_Band4Standard deviation of bright-ness_Band1Standard deviation of bright-ness_Band2Standard deviation of bright-ness_Band3Standard deviation of bright-ness_Band4 ◎Perimeter ◎Area ◎◎◎◎Bounding rectangle widthBounding rectangle lengthBounding rectangle’s principaldirection ◎◎◎◎◎◎◎◎◎Shape index ◎◎◎◎◎Compactness ◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎ASM_Band1 ◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎ASM_Band2 ◎◎◎◎ASM_Band3 ◎◎◎◎ASM_Band4 ◎◎◎◎◎IDM_Band1 ◎◎◎◎◎IDM_Band2 ◎◎◎◎IDM_Band3 ◎◎IDM_Band4 ◎◎◎◎◎◎ENTROPY_Band1 ◎ENTROPY_Band2 ◎◎◎◎ENTROPY_Band3 ◎◎◎◎ENTROPY_Band4 ◎◎CONTRAST_Band1 ◎◎◎CONTRAST_Band2 ◎◎◎◎◎◎◎◎◎◎CONTRAST_Band3 ◎◎◎◎◎CONTRAST_Band4 ◎◎◎◎◎◎ denotes the feature is selected in thea corresponding experiment.SUNNing et al.: Coupling GA with SVM for feature selection in high-resolution remote sensing target recognition 935Table 7 Comparison of GA-SVM and other feature selection methods/%1st test image 2nd test image Feature selection methodUndetected Wrong detected Error rate Accuracy Undetected Wrong detected Error rate AccuracyEmpirical method (using spectral features by experience) 3.03 9.85 12.8887.123.76 6.9710.7389.27No selection (using all features) 46.21 3.03 49.24 50.76 11.92 20.00 31.92 68.08Principle component analysis 11.36 26.52 37.88 62.12 8.36 12.26 20.63 79.37Classical GA coupled with SVM 3.03 11.36 14.39 85.61 2.72 6.62 9.34 90.66 GA-SVM 0.001.521.5298.482.723.976.6993.31GA coupled with minimum distanceclassifier 9.45 11.74 21.1978.817.69 6.7614.4585.555 CONCLUSION AND DISCUSSIONIn this paper, a feature optimization method was proposed for target recognition from high spatial resolution remote sens-ing images. Experimental results showed that the proposed method, having obvious advantages compared with other fea-ture selection methods, can effectively reduce the dimension of feature space, and improve target recognition accuracy. Besides, some modification had been made to improve the classical GA. Thus, the risk of premature convergence of GA had been re-duced greatly, and better genetic evolution results can be ob-tained.It should be pointed out that, the above experiments only chose quickbird data as the test image, and the building type in the test image were relatively simple. So, how to improve the universality of the proposed GA-SVM method so that it can be applied to other type of high-resolution remotely sensed im-agery, and how to successfully recognize different type of buildings from the image will be further studied in the near future.REFERENCESChen G L and Wang X F. 1999. Genetic Algorithm and Its Application.Beijing: Posts & Telecom PressComaniciu D, Meer P. 2002. 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