發(fā)布時(shí)間：2018-12-12 00:43

【摘要】：隨著遙感技術(shù)和成像光譜儀的發(fā)展,高光譜遙感圖像在越來越多的領(lǐng)域中得到應(yīng)用。然而,由于其較低的空間率以及地物分布的復(fù)雜性,一個(gè)像元往往是由好幾種地物構(gòu)成的,這嚴(yán)重阻礙高光譜圖像的實(shí)際應(yīng)用。因而,對(duì)高光譜圖像進(jìn)行混合像元分解就特別有意義了。目前在該研究領(lǐng)域,國(guó)內(nèi)外的新方法新思路層出不窮�；�于稀疏約束的高光譜解混問題已經(jīng)成為當(dāng)今遙感領(lǐng)域的一個(gè)熱點(diǎn),它是一個(gè)稀疏回歸問題,目標(biāo)是在一個(gè)較大的光譜庫(kù)中尋找能夠表征像元的最優(yōu)光譜子集。但是仍存在著沒有利用圖像的空間信息等缺點(diǎn),本論文在總結(jié)前人研究成果的基礎(chǔ)上,針對(duì)基于稀疏約束的高光譜圖像混合像元分解作了大量研究,主要的研究?jī)?nèi)容如下:首先,闡述了高光譜線性和非線性混合模型,介紹了線性解混的基本步驟,對(duì)于端元數(shù)目估計(jì)算法、端元提取算法和豐度反演算法進(jìn)行了逐一地介紹。然后,詳細(xì)闡述了基于稀疏約束的高光譜解混模型。它假設(shè)混合像元可以被表示成一個(gè)已知的光譜庫(kù)中各光譜曲線的線性組合。這樣,解混就相當(dāng)于在光譜庫(kù)中尋找能夠表征這個(gè)像元的最佳的光譜庫(kù)子集。稀疏解混問題本質(zhì)上是L0范數(shù)的優(yōu)化問題。通常情況下,將L0范數(shù)最小化問題轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)1范數(shù)最小化問題來解。本文采用變量分裂和增廣拉格朗日算法來進(jìn)行稀疏解混,它是一種非常快速的方法,并對(duì)其正則化參數(shù)和罰參數(shù)的取值進(jìn)行了研究,以便取得一個(gè)相對(duì)較優(yōu)的參數(shù)。通過模擬實(shí)驗(yàn)分析了光譜庫(kù)的互相關(guān)函數(shù)值MC對(duì)于解混結(jié)果的影響,得到了一般性的結(jié)論:光譜庫(kù)矩陣的互相關(guān)函數(shù)值MC越小,稀疏解混的效果越好。最后,深入研究了加權(quán)的L1正則化稀疏解混模型,其相對(duì)于L1范數(shù),更加地接近L0范數(shù)。針對(duì)其僅僅考慮數(shù)學(xué)意義上的最優(yōu)化,并沒有利用地物的實(shí)際分布這一問題,提出了基于修正權(quán)值的加權(quán)L1正則化稀疏解混算法,在權(quán)值的迭代更新過程中引入了空間信息。實(shí)驗(yàn)結(jié)果了證明改進(jìn)的加權(quán)L1正則化稀疏解混算法在較低信噪比的高光譜圖像中能夠有效地提升解混精度。
[Abstract]:With the development of remote sensing technology and imaging spectrometer, hyperspectral remote sensing image has been applied in more and more fields. However, due to its low spatial rate and the complexity of the distribution of ground objects, a pixel is usually made up of several ground objects, which seriously hinders the practical application of hyperspectral images. Therefore, it is particularly meaningful to decompose hyperspectral images with mixed pixels. At present, in the field of research, new methods and new ideas emerge endlessly at home and abroad. The problem of hyperspectral descrambling based on sparse constraints has become a hot spot in the field of remote sensing. It is a sparse regression problem. The goal is to find the optimal spectral subset which can represent the pixel in a large spectral database. However, there are still some shortcomings, such as not using spatial information of images. Based on the previous research results, this paper makes a lot of research on mixed pixel decomposition of hyperspectral images based on sparse constraints. The main research contents are as follows: firstly, the hyperspectral linear and nonlinear mixed models are described, and the basic steps of linear unmixing are introduced. The number estimation algorithm, the end component extraction algorithm and the abundance inversion algorithm are introduced one by one. Then, the hyperspectral demultiplexing model based on sparse constraint is described in detail. It assumes that the mixed pixel can be represented as a linear combination of the spectral curves in a known spectral library. In this way, unmixing is equivalent to finding the best subset of the spectrum library that can represent the pixel in the spectral library. The sparse unmixing problem is essentially an optimization problem of L _ 0 norm. In general, the L _ 0 norm minimization problem is transformed into a L1 norm minimization problem. In this paper, variable splitting and augmented Lagrangian algorithm are used for sparse demultiplexing, which is a very fast method, and its regularization parameters and penalty parameters are studied in order to obtain a relatively optimal parameter. The influence of cross-correlation function value (MC) of spectral library on the results of descrambling is analyzed through simulation experiments. The general conclusion is drawn that the smaller the cross-correlation function value MC of spectral library matrix, the better the effect of sparse demultiplexing. Finally, the weighted L 1 regularized sparse demultiplexing model is studied, which is closer to L 0 norm than L 1 norm. Aiming at the problem that it only considers the optimization in mathematical sense and does not make use of the actual distribution of ground objects, a weighted L1 regularized sparse demultiplexing algorithm based on modified weights is proposed, and spatial information is introduced into the iterative updating process of weights. The experimental results show that the improved weighted L1 regularized sparse demultiplexing algorithm can effectively improve the resolution of hyperspectral images with lower SNR.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工程大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TP751

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2373551