【摘要】：極化合成孔徑雷達(dá)是一種搭載在衛(wèi)星或飛機(jī)上的主動(dòng)式微波傳感器,通過獲取4個(gè)通道的極化數(shù)據(jù),來全面反映地物目標(biāo)的極化特征。PolSAR圖像分類技術(shù)是PolSAR圖像解譯的一個(gè)熱門分支,在學(xué)術(shù)界和軍用領(lǐng)域都有重大的研究和應(yīng)用價(jià)值。本文提出了一種基于字典學(xué)習(xí)和Softmax深度堆棧網(wǎng)絡(luò)的PolSAR圖像分類方法。首先在深度堆棧網(wǎng)絡(luò)的基礎(chǔ)上提出一種新型的Softmax深度堆棧網(wǎng)絡(luò),然后用analysisKSVD算法從PolSAR原始數(shù)據(jù)中提取字典作為Softmax深度堆棧網(wǎng)絡(luò)最底層模塊的初始值,最后針對(duì)Softmax深度網(wǎng)絡(luò)提出對(duì)應(yīng)的加速算法,并訓(xùn)練網(wǎng)絡(luò)用于PolSAR圖像分類。本文所做工作具體如下:(1)利用深度堆棧網(wǎng)絡(luò)對(duì)PolSAR圖像進(jìn)行分類。將從極化相干矩陣中提取的原始數(shù)據(jù)特征直接輸入到深度堆棧網(wǎng)絡(luò)中,完成特征提取和分類過程。該方法利用深度學(xué)習(xí)強(qiáng)大的特征提取能力,克服了現(xiàn)有的PolSAR特征提取方法缺乏自主性和自適應(yīng)性的問題。該方法思想簡(jiǎn)單,并且得到的分類結(jié)果區(qū)域一致性良好,分類正確率也顯著提高。(2)提出了Softmax深度堆棧網(wǎng)絡(luò)和相應(yīng)的加速算法,并應(yīng)用于PolSAR圖像分類。首先將傳統(tǒng)深度堆棧網(wǎng)絡(luò)每個(gè)模塊中的線性輸出層替換為有Softmax激勵(lì)函數(shù)的非線性輸出層,并相應(yīng)的改變目標(biāo)函數(shù),提出Softmax深度堆棧網(wǎng)絡(luò)。然后,針對(duì)Softmax深度堆棧網(wǎng)絡(luò),提出了相應(yīng)的加速算法,即在訓(xùn)練每個(gè)模塊的每次循環(huán)中,先用L-BFGS算法求解上層權(quán)值矩陣的近似最優(yōu)解,并在此基礎(chǔ)上利用BP算法更新下層權(quán)值矩陣。Softmax深度堆棧網(wǎng)絡(luò)克服了傳統(tǒng)深度堆棧網(wǎng)絡(luò)不適用于多分類問題的缺點(diǎn),提高了PolSAR圖像的分類正確率,相應(yīng)的加速算法使網(wǎng)絡(luò)收斂速度加快。(3)提出了基于字典學(xué)習(xí)和Softmax深度堆棧網(wǎng)絡(luò)的PolSAR圖像分類方法。首先采用analysisKSVD算法從原始數(shù)據(jù)特征中提取解析字典,并將該字典的轉(zhuǎn)置作為Softmax深度堆棧網(wǎng)絡(luò)最底層模塊中下層權(quán)值矩陣的初始值,最后訓(xùn)練Softmax深度堆棧網(wǎng)絡(luò)用于PolSAR圖像分類。該方法自然地將字典學(xué)習(xí)和Softmax深度堆棧網(wǎng)絡(luò)結(jié)合,不僅能用較為簡(jiǎn)潔的方法解決網(wǎng)絡(luò)初始化問題,并且利用數(shù)據(jù)的淺層特征作為初始化點(diǎn),更加符合數(shù)據(jù)特性。該方法中模型收斂速度快,且分類正確率高。
【圖文】：

第一章 緒論SVD 提取特征進(jìn)行分類。PolSAR 圖像分類方法，除了按照上述的提取特征方式進(jìn)行歸類，還可以按照方式歸類，比如按照是否需要訓(xùn)練標(biāo)簽，可以分為監(jiān)督方法和非監(jiān)督方法；按照需要局部像素的空間相關(guān)性，可以分為基于像素和基于區(qū)域的方法；按照極化數(shù)利用形式，可以分為利用目標(biāo)散射矢量或散射矩陣的方法、利用極化協(xié)方差矩陣干矩陣的方法、利用極化特征參數(shù)的方法和融合多特征的方法。PolSAR 圖像分法的總結(jié)見圖 1.1。

極化指的是電場(chǎng)和磁場(chǎng)均在垂直于傳播方向的平面內(nèi)震蕩常采用單色平面電磁波來描述極化方式。圖 2.1 所示即為單色平面卡爾坐標(biāo)，z 是電場(chǎng)傳播方向，兩個(gè)正交的的波形都是正弦波。沿平面電磁波可表示為xyE ( z,t)E(z,t)eE(z,t)exy (,)cos()(,)cos()00yyyxxxEztEtkzEztEtkz 表示 x ,y方向的單位基，00,xyE E分別表示 x ,y方向分量正弦波的振表示 x ,y方向分量正弦波的初始相位。在0t t時(shí)，橫向電磁波的電一對(duì)相互正交的正弦波。根據(jù)這一對(duì)相互正交的正弦波的振幅和初三種極化方式被定義，它們分別是線極化，，圓極化和橢圓極化。
【學(xué)位授予單位】：西安電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TN957.52

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前3條

1 吳永輝;計(jì)科峰;李禹;郁文賢;;利用SVM的極化SAR圖像特征選擇與分類[J];電子與信息學(xué)報(bào);2008年10期

2 汪洋;魯加國(guó);張長(zhǎng)耀;;基于Cameron分解和SVM的極化SAR圖像分類[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2006年36期

3 陳勁松,邵蕓,李震;基于目標(biāo)分解理論的全極化SAR圖像神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)分類方法[J];中國(guó)圖象圖形學(xué)報(bào);2004年05期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 劉高峰;極化SAR圖像特征提取與分類方法研究[D];西安電子科技大學(xué);2014年

本文編號(hào)：2703936