ISWC OpenIR  > 水保所知识产出(1956---)
栈式稀疏自编码网络的多时相全极化SAR 散射特征降维
李恒辉1; 郭交1,2; 韩文霆3; 刘艳阳4; 宁纪锋5
2020
发表期刊遥感学报
期号11页码:1379-1391
摘要

 利用极化合成孔径雷达(PolSAR)能够实现地物的识别和分类,而多时相全极化SAR可以获取地物更
多的散射特征,提升地物识别精度,但高维散射特征的引入会带来严重的维数灾难问题。为了实现对高维散射
特征的有效降维,本文提出一种基于栈式稀疏自编码网络S-SAE(Stacked Sparse AutoEncoder)的多时相PolSAR
散射特征降维方法。该方法首先对PolSAR数据进行极化目标分解以获取高维散射特征;然后使用S-SAE对获取
的多维特征进行降维处理,其中S-SAE降维方法首先采用无监督训练方式进行逐层贪婪训练;再结合Sigmod分
类器,利用监督训练的方式对S-SAE进行参数优化,实现高维特征的有效降维;最后以降维后的特征作为支持
向量机(SVM)和卷积神经网络(CNN)分类器的输入,实现地物分类。通过仿真和实测的两组多时相Sentinel-1
数据处理结果表明,双隐层的S-SAE降维方法在各分类器上均取得最优的降维效果;对比各降维方法在SVM分
类器上的分类精度,S-SAE较于局部线性嵌入(LLE)与主成分分析(PCA)降维方法,总体分类精度分别至少
提升了 9% 和 14%;在 CNN 分类器上,S-SAE 较于 LLE 与 PCA 降维方法,总体分类精度分别至少提升了 7%
和9%。

其他摘要

 Polarimetric Synthetic Aperture Radar (PolSAR) has been proven to recognize and classify various ground objects, andmultitemporal fully PolSAR can acquire many scattering features to improve the accuracy of recognition and classification. However, the
decomposed scattering features with high dimensionality can cause serious problems of“curse of dimensionality.”This paper proposes a
multitemporal PolSAR scattering feature dimension reduction method based on Stacked Sparse AutoEncoder (S-SAE) to effectively reduce
the dimensionality of high-dimensional scattering features. The proposed method firstly decomposes the PolarSAR data to obtain high-
dimensional scattering features and adopts S-SAE to reduce the dimensionality of the acquired multidimensional features. For the S-SAE
construction, unsupervised layer-by-layer greedy training is performed to optimize the main parameters. Combined with a sigmoid classifier,
the parameters of S-SAE are finely tuned through supervised training to achieve effective dimension reduction of high-dimensional features.
The reduced low-dimensional features are taken as the input of Support Vector Machine (SVM) and Convolutional Neural Network (CNN)
classifiers to evaluate the performance of feature dimension reduction. The performance of the proposed method is validated on two datasets
of multitemporal simulated and real Sentinel-1 data. Experimental results show that the S-SAE method with two hidden layers achieves the
best performance of feature dimension reduction. Compared with traditional Locally Linear Embedding (LLE) and Principal Component
Analysis (PCA) dimension reduction methods, the overall classification accuracy of S-SAE for the SVM classifier is raised by at least 9%
and 14%. The overall classification accuracy of S-SAE for the CNN classifier is at least 7% and 9% higher than that of LLE and PCA,
respectively.

关键词特征降维 作物分类 极化合成孔径雷达 多时相 栈式稀疏自编码网络 卷积神经网络
收录类别中文核心期刊要目总览
语种中文
文献类型期刊论文
条目标识符sbir.nwafu.edu.cn/handle/361005/10151
专题水保所知识产出(1956---)
作者单位1.西北农林科技大学机械与电子工程学院
2.陕西省农业信息感知与智能服务重点实验室
3.西北农林科技大学水土保持研究所
4.上海卫星工程研究所
5.西北农林科技大学 信息工程学院
推荐引用方式
GB/T 7714
李恒辉,郭交,韩文霆,等. 栈式稀疏自编码网络的多时相全极化SAR 散射特征降维[J]. 遥感学报,2020(11):1379-1391.
APA 李恒辉,郭交,韩文霆,刘艳阳,&宁纪锋.(2020).栈式稀疏自编码网络的多时相全极化SAR 散射特征降维.遥感学报(11),1379-1391.
MLA 李恒辉,et al."栈式稀疏自编码网络的多时相全极化SAR 散射特征降维".遥感学报 .11(2020):1379-1391.
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