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论文研究-基于互信息加权的最小二乘法丰度反演 .pdf
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基于互信息加权的最小二乘法丰度反演,赵春晖,肖健钰,最小二乘算法丰度反演是高光谱混合像元丰度反演较为常用的方法。传统最小二乘算法丰度反演,未考虑到各波段对最小二乘误差的贡献
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基于互信息加权的最小二乘法丰度反演
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赵春晖,肖健钰,田明华
*
基金项目:国家自然科学基金(61077079);教育部博士点计划基金(20102304110013);黑龙江省自然
科学重点基金(ZD201216);哈尔滨市优秀学科带头人资助项目(RC2013XK009003)
作者简介:赵春晖(1965-),男,教授,主要研究方向:高光谱图像处理,智能信息处理技术,非线性滤
波. E-mail: [email protected]
(哈尔滨工程大学信息与通信工程学院,哈尔滨 150001)
5
摘要:最小二乘算法丰度反演是高光谱混合像元丰度反演较为常用的方法。传统最小二乘算
法丰度反演,未考虑到各波段对最小二乘误差的贡献不同,平均地加权了所有波段,这对高
光谱数据而言是不准确的。为了突出波段间的互异性,获得更加精确的混合像元丰度信息,
可采用加权的最小二乘算法进行丰度反演。本文提出了基于互信息加权的最小二乘算法丰度
反演,选择互信息矩阵作为加权矩阵,从熵的角度反映了不同波段间的相关性。同时,在丰10
度反演过程中应用波段选择技术,降低了数据处理的复杂度。分析实验仿真结果,与传统的
最小二乘算法和已有的加权最小二乘丰度反演算法相比,获得了更精确的丰度信息,反演效
果得到提升,验证了该算法的可行性。
关键词:信息与信号处理;高光谱解混;丰度反演;最小二乘算法;互信息;波段选择
中图分类号:请查阅《中国图书馆分类法》 15
Abundance Inversion Based on Mutual
Information-Weighted Least Squares Error Algorithm
zhaochunhui, xiaojianyu, tianminghua
(Harbin Engineering University,Information and Communication Engineering,Harbin 150001) 20
Abstract: Abundance inversion based on Least squares algorithm is more commonly used in the
hyperspectral mixed pixels unmixing. Traditional least squares error problem in abundance
inversion process, equally weighted all bands, without considering the contributions of each band
are different, which may not be accurate for the hyperspectral data. In order to highlight the
distinctness between the bands and obtain more accurate abundance of mixed pixels, this paper 25
uses the least squares error algorithm which is based on weighted matrix for the abundance
inversion. Abundance inversion based on mutual information-weighted least squares error
algorithm is presented in this paper, mutual information from the perspective of entropy to reflect
the correlation between different bands. Also it uses band selection technology in abundance
inversion to reduce the complexity of data processing. Compared with the existing weighted 30
matrix and traditional least squares error problem, the analysis of the experimental result shows
the feasibility of this algorithm.
Key words: Information and signal processing; Hyperspectral unmixing; Abundance inversion;
Least squares error algorithm; Mutual information; Band selection
35
0 引言
随着遥感技术的发展,高光谱遥感技术在民用和军事等很多领域中起着越来越重要的作
用
[1]
。混合像元大量存在于高光谱图像中,制约了高光谱遥感技术的发展。线性光谱解混主
要分为端元提取和丰度反演两个步骤
[2]
,丰度反演主要应用的方法是最小二乘算法。根据丰
度约束条件不同,最小二乘法可分为:无约束最小二乘法、“和为 1”最小二乘法、“非负”40
最小二乘法和全约束最小二乘法
[3]
。本文的研究是基于反演效果相对较好的全约束最小二乘
法进行的。
传统的最小二乘法丰度反演计算过程中,平均地加权了所有波段,而实际高光谱数据受
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