本文選題：極化SAR + 深度SVM　； 參考：《西安電子科技大學(xué)》2014年碩士論文

【摘要】：作為主動式雷達成像系統(tǒng)的合成孔徑雷達具有全天時、全天候的特點,可以提供大尺度二維高分辨率地球表面反射率圖像。目前,它已經(jīng)獲取了大量的SAR圖像,這些圖像被廣泛地應(yīng)用于戰(zhàn)略目標(biāo)探測、作物生長監(jiān)測、森林監(jiān)控等領(lǐng)域。極化合成孔徑雷達是在合成孔徑雷達的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,它能夠獲取更為豐富有用的信息。與傳統(tǒng)的單極化SAR相比,我們通常用極化矩陣形式表示極化合成孔徑雷達測量的數(shù)據(jù),而散射矩陣通常又與其對應(yīng)的散射機理模型有關(guān),因此其信息的挖掘和提取更為復(fù)雜。分類是對極化SAR數(shù)據(jù)進行解譯和理解研究的一個重要方向,分類得到的結(jié)果圖既可以作為中間結(jié)果繼續(xù)用于進行邊緣提取、目標(biāo)檢測和識別等操作,也可以作為最終結(jié)果直接輸出給用戶。因此,對極化SAR數(shù)據(jù)進行分類研究是很有必要的,而且具有一定的現(xiàn)實價值。時至今日,已經(jīng)提出了不少關(guān)于極化SAR影像地物分類的算法。本文在傳統(tǒng)算法的基礎(chǔ)上,主要針對極化SAR圖像分類器的設(shè)計進行了兩大方面的研究,所取得的主要研究成果如下:第一部分工作為:深度SVM分類算法的研究。將最近提出的深度SVM的算法應(yīng)用到極化SAR分類問題中,并對深度SVM的算法進行了一系列的改進。主要工作包括:(1)基于深度稀疏SVM的極化SAR影像地物分類。將深度SVM的模型和稀疏的最小二乘的LS-SVM算法相結(jié)合,提出了一種基于深度稀疏SVM的極化SAR影像地物分類方法,解決了原算法運行速度慢的問題。利用本章提出的算法進行仿真實驗,得到的實驗結(jié)果表明算法具有一定的可實施性,并且將算法與其他同種類型算法相比,體現(xiàn)了該算法的高效性和準(zhǔn)確性。(2)基于協(xié)同深度SVM的極化SAR影像地物分類。將協(xié)同訓(xùn)練引入到深度SVM分類器的訓(xùn)練中,提出了一種基于協(xié)同深度SVM的極化SAR影像地物分類方法。通過協(xié)同訓(xùn)練的思想訓(xùn)練深度SVM分類器,使深度SVM在訓(xùn)練的過程中能同時利用有標(biāo)記和無標(biāo)記樣本的信息,從而提高分類的準(zhǔn)確率。(3)基于深度小波核SVM的極化SAR影像地物分類。將深度SVM分類器中的SVM的高斯核替換成小波核,提出了一種基于深度小波核SVM的分類器模型。針對提出的方法進行仿真實驗,實驗結(jié)果表明該方法能夠更好的擬合數(shù)據(jù),從而提高分類的準(zhǔn)確率。第二部分工作為:神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)算法的研究。通過對小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和深度學(xué)習(xí)的這兩種算法進一步研究,提出了一種基于深度小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的極化SAR影像地物分類方法。深度小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)采用深度學(xué)習(xí)的訓(xùn)練方式訓(xùn)練深度小波神經(jīng)網(wǎng)絡(luò),避免了網(wǎng)絡(luò)層數(shù)較多時出現(xiàn)梯度擴散的問題,并且能夠提取出反映數(shù)據(jù)本質(zhì)特性,刻畫數(shù)據(jù)細節(jié)特征,突出不同地物類型之間差別的高維特征。實驗表明,該方法能達到較好的結(jié)果。
[Abstract]:Synthetic Aperture Radar (SAR), as an active radar imaging system, has the characteristics of all-day, all-weather, and can provide large scale two-dimensional high-resolution reflectivity images of the earth's surface. At present, it has acquired a large number of SAR images, which are widely used in strategic target detection, crop growth monitoring, forest monitoring and other fields. Polarimetric synthetic Aperture Radar is developed on the basis of synthetic Aperture Radar, which can obtain more useful information. Compared with the traditional single-polarization SAR, we usually use polarization matrix to represent the data measured by polarimetric synthetic aperture radar, and the scattering matrix is usually related to the corresponding scattering mechanism model, so it is more complicated to mine and extract the information. Classification is an important direction in the interpretation and understanding of polarized SAR data. The result map can be used as intermediate results for edge detection, target detection and recognition. It can also be output directly to the user as the final result. Therefore, it is necessary and valuable to classify polarized SAR data. Up to now, many algorithms for ground object classification in polarimetric SAR images have been proposed. Based on the traditional algorithm, this paper mainly studies the design of polarimetric SAR image classifier. The main research results are as follows: the first part is the research of depth SVM classification algorithm. The recently proposed algorithm of depth SVM is applied to the problem of polarized SAR classification, and a series of improvements are made to the algorithm of depth SVM. The main work includes 1: 1) ground object classification of polarized SAR images based on deep sparse SVM. By combining the model of depth SVM with the sparse least square LS-SVM algorithm, a method of ground object classification for polarized SAR images based on deep sparse SVM is proposed, which solves the problem of slow running speed of the original algorithm. The simulation results show that the algorithm is feasible, and the algorithm is compared with other algorithms of the same type. The efficiency and accuracy of the algorithm are demonstrated. (2) based on the cooperative depth SVM, the ground object classification of polarimetric SAR images is presented. This paper introduces cooperative training into the training of depth SVM classifier, and proposes a method for ground object classification of polarimetric SAR images based on cooperative depth SVM. The depth SVM classifier is trained with the idea of cooperative training. The depth SVM can use the information of labeled and unmarked samples simultaneously in the process of training, so as to improve the accuracy of classification. (3) polarimetric SAR image ground object classification based on depth wavelet kernel SVM. The Gao Si kernel of the SVM in the depth SVM classifier is replaced by the wavelet kernel, and a classifier model based on the deep wavelet kernel SVM is proposed. The experimental results show that the proposed method can fit the data better and improve the accuracy of classification. The second part is the research of neural network algorithm. Based on the further study of wavelet neural network and depth learning, a method of ground object classification for polarimetric SAR images based on depth wavelet neural network is proposed. Depth wavelet neural network is trained by deep learning, which avoids the problem of gradient diffusion when there are more layers, and can extract the essential characteristics of data and depict the details of data. Highlight the high dimensional characteristics of the difference between different types of features. Experiments show that the method can achieve better results.
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：TN957.52;TP183

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本文編號：1842690