空谱联合的核光谱角异常检测及GPU实现

针对高光谱图像空间信息利用不充分影响检测性能的问题,本文提出结合高光谱图像空间信息与光谱信息的异常目标检测算法。该算法无需假设背景模型,通过计算待检测像元与其空间邻域像元的核光谱角累加和,初步得到每个像元的异常程度。利用扩展形态学的腐蚀操作进行异常修正,有效去除噪声干扰,并降低虚警率,从而得到最终的异常检测结果。为提高算法的执行效率,本文进一步提出了基于GPU/CUDA模型下的并行优化处理方法。通过仿真实验证明,该算法在保证较高检测精度的同时,充分利用GPU的并行特性,明显缩减了检测时间。

基于核光谱角余弦的高光谱图像FLS-SVM分类算法

模糊支持向量机是模糊技术与支持向量机的有机结合,其关键步骤是确定模糊隶属度函数。现有方法大多利用距离这一相似性测度从不同角度构造隶属度函数,实现过程比较复杂。对于高光谱数据的光谱特性,用距离表征地物的光谱亮度差异较为合适,但天气、光照强度等因素对这种亮度影响很大。相比之下光谱间的角度受亮度的影响很小,作为相似性测度更为可靠。针对这种地物光谱角度特性,在模糊最小二乘支持向量机(FLS-SVM)中,用核光谱角余弦作为相似性测度来构造模糊隶属度函数,仿真结果表明能够有效地提高最小二乘支持向量机(LS-SVM)高光谱图像分类性能。

基于空谱联合异常度的高光谱异常目标检测

随着高光谱图像技术的不断发展,光谱分辨率和空间分辨率不断提高,相比于其他遥感图像,能够获得更为精细的光谱特征。这为地物的高精度分类、解混和目标检测等研究领域提供了理论平台,其中由于高光谱异常目标检测技术不需要地物的先验信息,更符合实际应用的需求。针对现有的大多数高光谱异常目标检测算法只关注目标和背景在光谱信息方面的差异,而忽略两者空间信息的差异,导致检测精度不高的问题,提出了一种基于空谱联合异常度的高光谱异常目标检测算法。该算法不需要假设图像的背景模型,建立在滑动双窗口的基础上,提出了光谱异常度和空间异常度两个概念。在光谱异常度计算中,考虑了波段间的非线性特征,采用光谱角匹配的核函数方法进行检测,基于双窗口模型的基础上逐个计算中心像元与局部背景像元的核光谱角并设置阈值来获得中心像元的光谱异常度;在空间异常度的计算中,由于物质在空间方面的聚类特性,通过构建像元点的空间窗模型能够得到代表像元类别的图像块灰度向量,同时求解不同像元之间图像块灰度向量的欧式距离并设置阈值来获得中心像元的空间异常度;最后将中心像元的光谱异常度与空间异常度进行加和则可得到中心像元的空谱联合异常度,基于滑动双窗口模型对整幅图像的像元进行逐个检测,即可得到图像的异常检测结果。采用AVIRIS的三组真实高光谱数据对所提算法进行仿真实验,并与传统的RX算法、LRX算法和KRX算法进行对比研究,结果表明本文算法具有较好的检测效果,与KRX算法相比,运行速度具有较大幅度的提升。

基于加权组合核RX算法异物检测及其参量选择

为了融合光谱形状差异信息和多项式核函数全局信息,充分挖掘地物特征,提高异常检测正确率,提出了一种加权组合核RX算法。该算法在高斯核函数的基础上,增加一个光谱角核函数。由于核函数参量和加权参量直接影响算法性能,分别采用了随机函数法、爬山法和粒子群算法对上述参量进行了选择。结果表明,在恒虚警率下使用粒子群算法进行参量设定得到的效果最好,且采用加权组合核函数RX算法得到的目标检测率为83.5%,相对于普通的核RX算法,正确率得到了提高。

基于背景判别与邻域补偿的高光谱异常检测

为克服高光谱局部异常检测算子背景虚警严重,探测效果不佳等问题,提出了基于核光谱角背景判别与邻域补偿的异常检测算法。算法从背景像元的筛选和探测结果的补偿两个角度提高像元探测精度,在背景像元的处理方面,提出了一种基于核光谱角距离相似度的背景像元筛选算法,将光谱分辨性能更强的核光谱角引入背景差异性判别过程,准确可靠地实现局部背景像元的筛选和优化;同时,针对异常检测算子探测精度不高等问题,引入邻域加权的空谱联合补偿机制,并提出基于核光谱角距离相似度的动态模板卷积补偿算法,显著增强了背景与目标的可分性。在与RX、LRX、KRX和CRD等异常检测算法的对比中发现,该算法表现出较强的探测性能,在抑制虚警和提高探测精度等方面达到了不错的效果。

CP/MAS ^(13)C NMR技术分析酸提取对烟草果胶产率和结构的影响

为研究烟草果胶的精细结构和掌握果胶提取的关键因素,采用交叉极化/魔角旋转固态核磁光谱技术(CP/MAS13C NMR)考察了酸提取条件(p H、温度和提取时间)对烟草果胶产率、纯度(质量分数)及结构的影响。结果表明:1在p H 1.5和85℃条件下提取1.5 h时,烟草果胶得率最高,为10.87%,但在p H 2.0和95℃条件下提取1.5 h时,聚半乳糖醛酸(PGA)的纯度最高,为78.4%。2提取条件对烟草果胶的结构也有一定的影响,p H=1.5~2.5时,果胶的甲酯度(DM)和乙酰度(DA)均随p H升高而增大,随温度升高而降低,随提取时间延长而显著下降。