欢迎来到知嘟嘟! 联系电话:13095918853 卖家免费入驻,海量在线求购! 卖家免费入驻,海量在线求购!
知嘟嘟
我要发布
联系电话:13095918853
知嘟嘟经纪人
收藏
专利号: 201310205838X
申请人: 中国矿业大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 计算;推算;计数
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
价格&联系人
年费信息
委托购买

摘要:

权利要求书:

1.一种基于张量距离补丁校准的高光谱数据降维方法,其特征是:该降维方法针对高光谱数据的张量特性,首先,通过窗口领域,所述的窗口领域是中心像元及其周围相近的其它像元构成的领域,将高光谱数据转化成张量形式,保持每个像素的空间信息;第二,引入张量距离,构建包含判别信息的高质张量近邻图;第三,根据扩展到张量空间的补丁校准框架,获得全局最优的光谱-空间信息;第四,采用交替最小二乘算法求得张量子空间的解;最后,根据张量最近邻法判别各样本的类别;

具体步骤如下:

步骤1,选择需进行分析的高光谱数据,根据窗口领域将高光谱数据转化成张量形式;

步骤2,计算各训练样本间张量距离dTD;

步骤3,根据张量距离,构建高质张量近邻图G;

步骤4,根据高质张量近邻图选择χi补丁样本集;

步骤5,根据选择矩阵Si将局部补丁合成整体,并计算校准矩阵Ω;

步骤6,通过交替最小二乘(Alternating Least Square,ALS)计算稀疏最优函数得投影矩阵;

步骤7,用求得的投影矩阵把训练样本和测试样本投影到低维张量子空间中。

2.根据权利要求1所述一种基于张量距离补丁校准的高光谱数据降维方法,其特征在于:所述步骤1中,高光谱数据采用以下三阶张量表示:式中,F3表示高光谱数据的光谱波段数,F1和F2分别表示单波段高光谱数据的高度和宽度,即高光谱数据的空间位置信息; 是张量χ中的元素,其中1≤fl≤Fl且

1≤l≤3,fl表示该元素在数组中第l阶的位置;选取中心像元B窗口领域内的像元组成高光谱数据的张量表示,即假设任一像元B的光谱向量 则中心像元B的B×B窗口领域表示为:B为窗口领域的大小且为奇数;

式中, 1≤b<min(F1,F2)/2。

3.根据权利要求1所述一种基于张量距离补丁校准的高光谱数据降维方法,其特征在于:两个训练样本χ和γ之间的张量距离定义为:

式中,gτι是度量系数,G是度量矩阵,M为张量的阶数,xτ与χ中的元素 相对应,yτ与γ中的元素 相对应,其中 T表示矩阵转置;

为反映张量数据不同坐标系间的内在联系,自然的想法是度量系数gτι应与元素间的坐标距离有关,则有:式中,σ是正则参数,‖pτ-pι‖2是 (对应xτ)与 (对应xι)之间的位置距离,即从而,张量距离公式改写为:

4.根据权利要求1所述一种基于张量距离补丁校准的高光谱数据降维方法,其特征在于:所述步骤3中,根据权利要求3所述张量距离,构建高质张量近邻图G,χ和γ之间的近邻距离定义为:T(χ,γ)=dTD+βΓ(1-δ(χ,γ))

式中,Γ=max(dTD)是数据张量距离空间的直径,β∈[0,1]是控制合并类别信息量的协调参数,δ(χ,γ)是字符函数,如果χ和γ属于同一类,则δ(χ,γ)=1,否则δ(χ,γ)=0;利用近邻距离T(χ,γ)找出每个样本点的k个最近邻样本,每个样本的近邻关系确定后,需要建立一个样本点与其近邻样本的近似关系权重,高质张量近邻图的权重矩阵Ψ定义为:式中,Ψij表示样本χi和χj之间的权值,也是权重矩阵Ψ的第i行第j列对应的值。

5.根据权利要求1所述一种基于张量距离补丁校准的高光谱数据降维方法,其特征在于:所述步骤4中,所述高质张量近邻图选择χi补丁样本集为:式中,χi1,…,χik是任意样本χi的k个近邻样本;降维的目的是寻找M个投影矩阵U1,U2,…,UM,使M阶原始高维张量特征空间 降到低维张量特征子空间对于每个Patch(χi),其相对应的低维子空间表示为:在映射到低维子空间时,为保持样本的类别信息及样本间的局部几何关系,结合高质N×N张量近邻图的权重矩阵Ψ∈R ,定义目标函数为:

式中,ψi是权重为 的k维列向量,上式的局部补丁最优可转化为:

6.根据权利要求1所述一种基于张量距离补丁校准的高光谱数据降维方法,其特征在于:所述步骤5中,根据选择矩阵Si将局部补丁合成整体,并计算校准矩阵Ω:局部补丁样本集Patch(χi)是从整体样本集

中选出的(k+1)个样本,所有的Patch(χi)统一在一起作为整体;整体校准是从1到N所N×(k+1)有训练样本的最优局部补丁之和,通过选择矩阵Si∈R 将局部补丁合成整体:式中,Δi∈{i,i1,…,ik}表示局部补丁样本集Patch(χi)中每个样本的索引;根据权利要求5中所有最优局部补丁之和可获得整体校准:式中, 是校准矩阵,

7.根据权利要求1所述一种基于张量距离补丁校准的高光谱数据降维方法,其特征在于:所述步骤6中,通过交替最小二乘计算稀释最优函数得投影矩阵,步骤如下:步骤1),初始化投影矩阵 t=1,Tmax为最大迭代次数;

步 骤 2),通 过 式 求 解 Ul,式 中,l = 1,2,…M,步骤3),如果t=Tmax或|Jt-Jt-1|<ε,则输出M个投影矩阵U1,U2,…,UM,否则令t=t+1,Jt=Jt-1,并执行步骤2);

其中, ε是非常小的

数。

8.根据权利要求1所述一种基于张量距离补丁校准的高光谱数据降维方法,其特征在于:所述步骤7中,用求得的投影矩阵把训练样本和测试样本投影到低维张量子空间中:输入训练样本χi,其对应的投影空间数据Zi为:

输入测试样本χtest,其对应的投影空间数据Ztest为: