基于深度学习和注意力机制的高光谱图像分类

来源 :南京邮电大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fyishen
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
高光谱图像分类是遥感图像处理任务中最重要的研究项目之一。但是由于高光谱图像本身维数较高且冗余较大,并且高光谱数据集本身存在类别不平衡现象,因此如何提升分类性能仍然是一项巨大的挑战。近年来,深度学习方法已广泛用于高光谱图像分类任务中,但是在某些类别的分类上表现不是很好。因此,如何充分利用空间维度和频谱维度的信息、如何确保网络有效的训练、如何减少来自HSI数据本身和分类过程的噪声影响是高光谱图像分类任务的三个关键问题。本文针对上述几个问题展开了深入研究,主要包括以下几个方面:(1)针对如何充分利用空间维度和频谱维度的信息以及类别不平衡的问题,设计了一种端到端的基于3D-CNN的3D-Res Ne Xt网络,该网络还采用了特征融合和标签平滑策略。一方面,残差连接和拆分变换合并策略可以缓解下降精度现象,减少参数数量。我们可以调整超参数基数而不是网络深度,以提取HSI的更多区别性的特征并提高网络的分类性能。另一方面,为了提高样本数量少的类别的分类精度,我们通过附加的频谱特征学习来丰富3DRes Ne Xt频谱空间特征学习网络的输入,最后使用经过标签平滑策略修正后的损失函数来解决类别不平衡现象。(2)针对如何确保网络有效的训练的问题,设计了一种基于3D-CNN的残差分组通道和空间注意力网络(Residual Group Channel and Space Attention Network,RGCSA)。首先,提出的带有残差连接的注意力结构可以通过在整个训练过程中优化通道维度和空间维度的特征来提高网络的训练效率。其次,提出的残差分组通道注意力模块可以减少丢失有用信息的可能性,新颖的残差空间注意力模块可以提取上下文信息以增强空间特征。与以前的基于3D-CNN的网络相比,设计的RGCSA网络只需要很少的训练样本即可获得更高的分类精度。(3)针对如何减少来自HSI数据本身和分类过程的噪声影响的问题,设计了一种基于3D-CNN的两阶段注意力网络(Two-Stage Attention Network,TSAN)。一方面,第一阶段的频谱注意力模块可以通过屏蔽无用的频谱带并减少频谱中的噪声来优化整个频谱带。另一方面,第二阶段中引入了软阈值化的通道注意力模块可以提取更具区分性的频谱空间特征,并将其发送到后续卷积层。另外,通过引入非局部网络模块来学习全局空间特征,就可以使用多尺度网络将局部空间特征和全局空间特征结合起来。和以前带有注意力机制的基于3DCNN的网络相比,所提出的TSAN确实可以减少来自HSI数据本身和分类过程的噪声影响,且仅需要较少的训练时间即可达到更高的分类精度。
其他文献
为幼儿创设良好的户外环境会对其身心健康成长产生全方位的积极影响。因此,笔者因地制宜,结合木兰溪流域的特点,对打造幼儿园"亲自然"户外活动进行了一系列研究与探索。笔者首先从木兰溪文化切入,随后介绍了幼儿园"亲自然"户外活动的背景,并基于活动地的特点提出具体的户外活动策略,同时从不同维度分析木兰溪幼儿户外活动中要注意的一些事项,以供广大幼儿教育工作者参考。
水规计[2020]283号部直属各单位,各省、自治区、直辖市水利(水务)厅(局),各计划单列市水利(水务)局,新疆生产建设兵团水利局:为适应当前水利建设新形势,落实好水利改革发展总基调,进一步规范设计变更管理,我部对现行《水利工程设计变更管理暂行办法》(水规计[2012]93号)进行了修订完善。现予以印发,请遵照执行,原办法自行作废。执行中发现问题请及时反馈我部。
期刊
熨疯·艾灸疗法是我国劳动人民古老的医疗手段之一,是一种以排解疯毒,平衡人体生理能量代谢,恢复经络功能,达到调治祛病养生的目的,也是人类在实践中与各种疾病斗争的总结。熨疯·艾灸疗法是两种截然不同的操作方法。“熨疯”以擦为主,“艾灸”以艾药火攻、薰透为主,这两种方法都同样达到“通经活络,排解疯毒,达到
会议
医院环境的设计对患者有着心理暗示和引导作用,使患者通过空间环境体验到更高层次的愉悦感,从而刺激患者产生对生命的渴望和对生活的向往。文章根据设计在医养配套医院中色彩、材料、空间、功能、精神等方面的社会应用,探讨人性化设计在医院系统艺术疗愈中的社会化应用。
马铃薯是我国第四大粮食作物,也是重要的粮菜兼用经济作物,对保障国家粮食安全、丰富菜篮子和增加农民收入意义重大。自然界中马铃薯的薯肉颜色呈现出从白色到奶油色、黄色到橙色以及红色到紫色等颜色的变化,而类胡萝卜素物质作为天然着色剂,是形成黄色、橙色、红色的主要色素物质,具有重要的生物学功能,不仅对马铃薯生长发育过程中块茎的颜色变化具有重要作用,而且还会影响其营养品质及商品价值。近几年,马铃薯遗传育种的目
学位
目的利用网络药理学和分子对接技术分析"乳香-没药"配伍抗肿瘤的活性成分-靶点的分子作用的机制。方法通过现有的数据库检索获得"乳香-没药"药对的主要活性成分及其治疗肿瘤的潜在作用靶标;Cytoscape 3.6.0软件构建出化合物-靶点蛋白网络和潜在靶点蛋白-靶点蛋白的相互作用网络,通过数据库(DAVID)对获得的潜在作用靶标进行GO生物学过程和KEGG通路富集分析,构建活性成分-潜在作用靶标-关键
学位
本文阐述了习近平法治思想的重大理论意义、时代意义和实践意义,从"四个必须"的角度分析了切实把握习近平法治思想核心要义的重要性。国家开发银行作为党和政府的开发性金融机构,坚持以习近平法治思想为指导,不断探索运用法治思维服务国家战略的新方式,努力筑牢内控合规管理"四梁八柱",形成内控合规管理"四梁"—检查、评估、整改、提升—的良性循环机制,推动内控合规管理"八柱"—架构、制度、流程、系统、人员、执行、