CN112257603A - 高光谱图像分类方法及相关设备 - Google Patents

Abstract

本发明实施例公开一种高光谱图像分类方法及相关设备，先确定目标高光谱图像的训练样本集合和待分类样本集合，再采用类消融策略，由训练样本集合生成K个训练子集；再利用K个训练子集和预设选择策略，从待分类样本集合中选取第二预设数目的像素点加入训练样本集合中，以更新训练样本集合，并更新待分类样本集合；最后，利用更新后的训练样本集合进行模型训练以得到第一图像分类模型，并利用第一图像分类模型对更新后的待分类样本集合进行预测得到每个待分类样本的第一分类预测信息，实现对目标高光谱图像的地物分类。通过多视图处理目标高光谱图像，可以有效增强小样本分类的准确性；基于类消融的主动学习方法可以自适应输入的目标高光谱图像。

Description

高光谱图像分类方法及相关设备

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，尤其涉及一种高光谱图像分类方法及相关设备。

背景技术

光谱分辨率在10^-2λ数量级范围内的光谱图像称为高光谱图像(HyperspectralImage)。通过搭载在不同空间平台上的高光谱传感器，即成像光谱仪，在电磁波谱的紫外、可见光、近红外和中红外区域，以数十至数百个连续且细分的光谱波段对目标区域同时成像。在获得地表图像信息的同时，也获得其光谱信息，做到了光谱与图像的结合。与多光谱遥感影像相比，高光谱影像不仅在信息丰富程度方面有了极大的提高，在处理技术上，对该类光谱数据进行更为合理、有效的分析处理提供了可能。

由于高光谱图像较为复杂的空间-光谱特性，使用一种智能的方式构造尽量小的训练集合进行分类处理尤为重要。现有的高光谱图像分类方法，在使用小样本训练方法时对地物的分类准确度低，而且，面对不同分辨率、不同传感器采集的高光谱图像数据需要不同的参数设置，即在适用不同的高光谱图像数据时，需要人工干预进行参数调整，存在改进空间。

发明内容

本发明实施例提供了一种高光谱图像分类方法及相关设备，在保证自适应多种高光谱图像数据的同时，提升图像分类准确性。

第一方面，本发明实施例提供了一种高光谱图像分类方法，包括：

确定步骤，确定包括K类地物的目标高光谱图像的训练样本集合和待分类样本集合；所述目标高光谱图像由所述训练样本集合中的像素点和所述待分类样本集合中的像素点组成，所述训练样本集合包括每类地物的第一预设数目的像素点；

处理步骤，对所述训练样本集合和所述待分类样本集合进行如下处理：

根据所述训练样本集合生成K个训练子集，其中，将所述训练样本集

合剔除一类地物的像素点，以得到一个训练子集；

利用所述K个训练子集和预设选择策略，从所述待分类样本集合中选取第二预设数目的满足所述预设选择策略的像素点，将所述第二预设数目的像素点加入所述训练样本集合以更新所述训练样本集合，并从所述待分类样本集合中删除对应的像素点以更新所述待分类样本集合；

分类步骤，利用更新后的所述训练样本集合进行模型训练以得到第一图像分类模型，并利用所述第一图像分类模型对更新后的所述待分类样本集合进行预测得到每个待分类样本的第一分类预测信息。

可选地，所述利用所述K个训练子集和预设选择策略，从所述待分类样本集合中选取第二预设数目的满足所述预设选择策略的像素点，包括：

分别利用所述K个训练子集进行模型训练以得到K个第二图像分类模型，分别利用所述K个第二图像分类模型对所述待分类样本集合进行预测以得到每个待分类样本的K个第二分类预测信息；

根据所述第二分类预测信息从所述待分类样本集合中选取所述第二预设数目的像素点。

可选地，所述分别利用所述K个训练子集进行模型训练以得到K个第二图像分类模型包括：

分别利用所述K个训练子集和第二待训练模型进行模型训练，以得到所述K个第二图像分类模型，所述第二待训练模型包括协同表示分类模型、支持向量机、极限学习机中的任意一个。

可选地，所述第二分类预测信息包括预测类别以及对应的残差值；

所述根据所述第二分类预测信息从所述待分类样本集合中选取所述第二预设数目的像素点，包括：

根据每个所述待分类样本的K个所述预测类别和K个所述残差值计算对应的分类置信度；

根据所述分类置信度从所述待分类样本集合中选取所述第二预设数目的分类置信度最低的像素点。

可选地，所述分类步骤包括：

确定所述训练样本集合的更新次数；

所述更新次数小于次数阈值时，将更新后的所述训练样本集合和更新后的所述待分类样本集合作为新的训练样本集合和新的待分类样本集合，并对其进行如所述处理步骤的处理；

所述更新次数大于或等于所述次数阈值时，利用更新后的所述训练样本集合获取更新后的所述待分类样本集合中每个待分类样本的第一分类预测信息。

可选地，所述分类步骤包括：

确定所述第一图像分类模型不满足收敛条件时，将更新后的所述训练样本集合和更新后的所述待分类样本集合作为新的训练样本集合和新的待分类样本集合，并对其进行如所述处理步骤的处理。

可选地，所述利用更新后的所述训练样本集合进行模型训练以得到第一图像分类模型，包括：

利用更新后的所述训练样本集合和第一待训练模型进行模型训练，以得到所述第一图像分类模型，所述第一待训练模型包括支持向量机、稀疏表示分类模型、多元逻辑回归分类模型中的任意一个。

第二方面，本发明实施例提供了一种高光谱图像分类装置，包括：

确定模块，用于确定包括K类地物的目标高光谱图像的训练样本集合和待分类样本集合；所述目标高光谱图像由所述训练样本集合中的像素点和所述待分类样本集合中的像素点组成，所述训练样本集合包括每类地物的第一预设数目的像素点；

处理模块，用于对所述训练样本集合和所述待分类样本集合进行如下处理：

根据所述训练样本集合生成K个训练子集，其中，将所述训练样本集

合剔除一类地物的像素点，以得到一个训练子集；

利用所述K个训练子集和预设选择策略，从所述待分类样本集合中选取第二预设数目的满足所述预设选择策略的像素点，将所述第二预设数目的像素点加入所述训练样本集合以更新所述训练样本集合，并从所述待分类样本集合中删除对应的像素点以更新所述待分类样本集合；

分类模块，用于利用更新后的所述训练样本集合进行模型训练以得到第一图像分类模型，并利用所述第一图像分类模型对更新后的所述待分类样本集合进行预测得到每个待分类样本的第一分类预测信息。

第三方面，本发明实施例提供了一种高光谱图像分类设备，包括：处理器和存储器；

所述处理器和存储器相连，其中，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述程序代码，以执行如第一方面所述的高光谱图像分类方法。

第四方面，本发明实施例提供了一种计算机存储介质，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时，执行如第一方面所述的高光谱图像分类方法。

本发明实施例中，先确定包括K类地物的目标高光谱图像的训练样本集合和待分类样本集合，再采用类消融策略，由训练样本集合生成K个训练子集；再利用K个训练子集和预设选择策略，从待分类样本集合中选取第二预设数目的满足预设选择策略的像素点加入训练样本集合中，以更新训练样本集合，并将相应的像素点从待分类样本集合中删除，以更新待分类样本集合；最后，利用更新后的训练样本集合进行模型训练以得到第一图像分类模型，并利用第一图像分类模型对更新后的待分类样本集合进行预测得到每个待分类样本的第一分类预测信息，实现对目标高光谱图像的地物分类。本发明实施例的分类方法，采用类消融策略，可以多视图处理目标高光谱图像，可以有效增强小样本分类的准确性，对高光谱图像中地物的分类准确度高；另外，基于类消融的主动学习方法实现高光谱图像分类，可以自适应输入的目标高光谱图像。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种高光谱图像分类方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的一种高光谱图像分类方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的一种高光谱图像分类装置的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的一种高光谱图像分类设备的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

应当理解，本申请的说明书和权利要求书及附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别不同对象，而不是用于描述特定顺序。此外，术语“包括”和“具有”以及它们任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

在本发明中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本发明所描述的实施例可以与其它实施例相结合。

现有的高光谱图像分类方法，不仅对高光谱图像中的地物的分类准确度低，而且，面对不同分辨率、不同传感器采集的高光谱图像数据时，需要进行不同的参数设置，即在适用不同的高光谱图像数据时，需要人工干预进行参数调整，存在改进空间。基于上述技术问题，本发明申请提出一种高光谱图像分类方法，在自适应不同的高光谱图像的同时，还可以有效提高对高光谱图像中的地物的分类准确度。

请参见图1，图1是本发明实施例提供的一种高光谱图像分类方法的流程示意图；高光谱图像分类方法包括：

确定步骤101，确定包括K类地物的目标高光谱图像的训练样本集合和待分类样本集合；目标高光谱图像由训练样本集合中的像素点和待分类样本集合中的像素点组成，训练样本集合包括每类地物的第一预设数目的像素点；

具体地，目标高光谱图像中包括K类地物，地物可以为任意物体，例如动物、植物、交通工具、建筑等等。第一预设数目的具体数值可以根据实际需要进行设置，例如设置为3个、5个、10个、15个、20个、50个等等。对于目标高光谱图像中的每一类地物，随机选取第一预设数目的像素点，并对选取的像素点进行人工标记具体类别后，组成训练样本集合。目标高光谱图像中未被选择的像素点组成待分类样本集合。假设目标高光谱图像的像素点总数为X个，第一预设数目为10个，则训练样本集合的样本个数为10K，待分类样本集合的样本个数为X-10K个。

处理步骤102，对训练样本集合和待分类样本集合进行如下处理：

根据训练样本集合生成K个训练子集，其中，将训练样本集合剔除一类地物的像素点，以得到一个训练子集；

具体地，基于类消融原理，在生成一个训练子集的时候，将训练样本集合中一类地物的像素点剔除掉，训练样本集合中剩余的像素点构成一个训练子集。由于训练样本集合包括K类地物，每次剔除一类地物的像素点，最终可以得到K个训练子集。

利用K个训练子集和预设选择策略，从待分类样本集合中选取第二预设数目的满足预设选择策略的像素点，将第二预设数目的像素点加入训练样本集合以更新训练样本集合，并从待分类样本集合中删除对应的像素点以更新待分类样本集合；

具体地，预设选择策略可以根据需要进行调整；同样地，第二预设数目的具体数值可以根据实际需要进行设置，例如设置为10个、15个、20个、50个等等。利用K个训练子集和预设选择策略，可以从待分类样本集合中选取出第二预设数目的满足预设选择策略的像素点，并对这些像素点进行人工标记类别后，将其加入训练样本集合中，以更新训练样本集合；同时，还会将这些像素点从待分类样本集合中删除，以更新待分类样本集合。

分类步骤103，利用更新后的训练样本集合进行模型训练以得到第一图像分类模型，并利用第一图像分类模型对更新后的待分类样本集合进行预测得到每个待分类样本的第一分类预测信息。

具体地，基于更新后的训练样本集合，对模型进行训练以得到训练后的第一图像分类模型；利用第一图像分类模型对更新后的待分类样本集合进行预测得到待分类样本集合中每个待分类样本的第一分类预测信息。特别地，由于目标高光谱图像由训练样本集合中的像素点和待分类样本集合中的像素点组成，训练样本集合中像素点的类别已经由人工进行标记，因此，在利用第一图像分类模型得到待分类样本集合中的像素点的第一分类预测信息，即像素点的类别后，即可以完成对目标高光谱图像的分类。特别地，也可以利用第一图像分类模型对目标高光谱图像所有的像素点进行预测处理，以得到目标高光谱图像的分类预测结果。

本发明实施例的分类方法，采用类消融策略得到多个训练子集，可以多视图处理目标高光谱图像，有效增强小样本分类的准确性，对高光谱图像中地物的分类准确度高；另外，基于类消融的主动学习方法实现高光谱图像分类，可以自适应输入的目标高光谱图像。

在一个可能的实施例中，处理步骤102中，利用K个训练子集和预设选择策略，从待分类样本集合中选取第二预设数目的满足预设选择策略的像素点，包括：

步骤1021，分别利用K个训练子集进行模型训练以得到K个第二图像分类模型，分别利用K个第二图像分类模型对待分类样本集合进行预测以得到每个待分类样本的K个第二分类预测信息；

具体地，先分别利用K个训练子集进行模型训练以得到K个第二图像分类模型；再分别利用K个第二图像分类模型对待分类样本集合进行类别预测，以得到待分类样本集合中每个待分类样本的第二分类预测信息，由于有K个第二图像分类模型，因此，一个待分类样本可以得到K个第二分类预测信息。其中，第二分类预测信息为描述第二图像分类模型对待分类样本的分类信息。

进一步地，分别利用K个训练子集进行模型训练以得到K个第二图像分类模型包括：

分别利用K个训练子集和第二待训练模型进行模型训练，以得到K个第二图像分类模型，第二待训练模型包括协同表示分类模型、支持向量机、极限学习机中的任意一个。

步骤1022，根据第二分类预测信息从待分类样本集合中选取第二预设数目的像素点。

具体地，根据预设选择策略和第二分类预测信息从待分类样本集合中选取第二预设数目的像素点。进一步地，本发明实施例中，第二分类预测信息包括预测类别以及对应的残差值；则选取第二预设数目的满足预设选择策略的像素点具体包括：

根据每个待分类样本的K个预测类别和K个残差值计算对应的分类置信度；

根据分类置信度从待分类样本集合中选取第二预设数目的分类置信度最低的像素点。

以第二预设数目为10个为例，从待分类样本集合中选取分类置信度最低的10个像素点加入训练样本集合中。

本发明实施例中，利用分类置信度选取第二预设数目的像素点加入训练样本集合中。其中，一个待分类样本的分类置信度低，表示多个第二图像分类模型对其预测的类别的准确度低，第二图像分类模型不能很好预测它的类别，此时需要将其作为训练样本，以提升第一图像分类模型的分类准确度。

在一个可能的实施例中，分类步骤103中，利用更新后的训练样本集合进行模型训练以得到第一图像分类模型，包括：

利用更新后的训练样本集合和第一待训练模型进行模型训练，以得到第一图像分类模型，第一待训练模型包括支持向量机、稀疏表示分类模型、多元逻辑回归分类模型中的任意一个。

在一个可能的实施例中，分类步骤103包括：

步骤1031，确定训练样本集合的更新次数；

具体地，在对训练样本集合进行更新后，记录训练样本集合的更新次数。

步骤1032，更新次数小于次数阈值时，将更新后的训练样本集合和更新后的待分类样本集合作为新的训练样本集合和新的待分类样本集合，并对其进行如处理步骤的处理；

具体地，次数阈值的具体数值可以根据实际需要进行设置，例如，次数阈值可以设置为5、8、10、15等等，也可以是设置为目标高光谱图像的像素点总数的1％，也可以是2％，还可以是其他百分比数值。对步骤1031获得的更新次数进行判断，当更新次数小于次数阈值时，此时将当前的更新后的训练样本集合和当前的更新后的待分类样本集合作为新的训练样本集合和新的待分类样本集合，对其进行上述处理步骤102的处理，即重复执行一次处理步骤102，继续利用新的训练样本集合从新的待分类样本集合选取第二预设数目的像素点加入训练样本集合中，更新训练样本集合，并将对应的像素点从待分类样本集合中删除，更新待分类样本集合。

步骤1033，更新次数大于或等于次数阈值时，利用更新后的训练样本集合获取更新后的待分类样本集合中每个待分类样本的第一分类预测信息。

具体地，当判断更新次数大于或等于次数阈值时，此时不重复执行处理步骤，而是利用当前的更新后的训练样本集合获得第一图像分类模型，并利用第一图像分类模型对当前的待分类样本集合进行预测，得到每个待分类样本的第一分类预测信息。

在另一个可能的实施例中，分类步骤103包括：

步骤1034，确定第一图像分类模型不满足收敛条件时，将更新后的训练样本集合和更新后的待分类样本集合作为新的训练样本集合和新的待分类样本集合，并对其进行如处理步骤的处理。

具体地，除了设置次数阈值作为终止重复执行处理步骤的条件之外，还可以利用当前的更新后的训练样本集合得到第一图像分类模型，利用第一图像分类模型处理当前的更新后的待分类样本集合得到每个待分类样本的第一分类预测信息。接着，可以根据第一分类预测信息确定当前的第一图像分类模型是否满足收敛条件，当判断当前的第一图像分类模型不满足收敛条件时，将当前的更新后的训练样本集合和当前的更新后的待分类样本集合作为新的训练样本集合和新的待分类样本集合，并对其进行如处理步骤的处理，直到第一图像分类模型满足收敛条件。特别地，收敛条件可以为第一分类预测信息的准确度，当第一分类预测信息的分类准确度达到准确度阈值时，例如98％或99％，此时可以认为第一图像分类模型满足收敛条件。

特别指出的是，上述步骤1031、步骤1032、步骤1033、步骤1034的步骤编号仅为对步骤进行区别，不对步骤的执行顺序造成限定。

参考图2，图2是本发明实施例提供的一种高光谱图像分类方法的流程示意图；下面以一个实例对高光谱图像分类方法进行具体说明：

S1、训练样本集合初始化。对于输入的高光谱图像H∈R^X×Y×Z，其中X,Y表示图像的空间维度，Z代表图像的光谱维数，R表示实数。H中共有K类地物，人工从每个地物类别中随机选取3个样本(同时进行人工类别标记)，共n个像素点作为训练集D∈R^Z×n。高光谱图像剩余的像素点作为待分类样本集合G∈R^Z×m，其中m为待分类样本的个数。令迭代次数iter＝0。

S2、采用类消融的方法将训练样本集合划分为K个训练子集，每个训练子集剔除一类地物，仅包含K-1类地物，记为D₁，D₂，…，D_K。对每一个训练子集分别训练并预测待分类样本，具体操作如下：

(1)、对于训练子集D_k，k∈(1,K)，使用协同表示方法训练模型，根据训练后的模型计算出待分类样本每一类的残差值，选择其中残差值最小的类作为待分类样本的预测类别，预测类别以及对应的残差值即为预测结果L_k；

(2)、保留所有待分类样本的预测类别

和其对应的残差值

(3)、每个训练子集经过(1)和(2)操作后最终得到整体的待分类样本的预测类别P_C∈R^K×m和对应的残差值P_Q∈R^K×m。

S3、根据查询策略选择候选数据，具体操作如下：

(1)、对于待分类样本y，其分类置信度(Classification Confidence，CC)为：

其中C(y)记录了待分类样本被分到第k类的次数，△C(y)表示被分到最多次类的次数和第二多次类次数之差：

其中，ω⁺代表了被分到次数最多的类。C(y,k)函数可以找出样本最容易分配的两个类别，通过对不同视图的预测结果进行计数，计算出这两个类别的频率差。

同样，分类置信度高的样本，被分到次数最多的两个类别，其对应的最小残差值之差的绝对值应该更大，用△Q(y)来表示最多次类和第二多次类对应的残差值之差的绝对值，即：

ΔQ(y)＝|Q_first-Q_second|

分类置信度较低的样本更有可能根据不同视图改变预测结果，因此也要考虑预测不同类的数量值：

N(y)＝|Unique(P_C(y))|

其中|Unique(·)|函数用于获取不重复预测类别数目。

(2)、从待分类样本集合中选取15个分类置信度最小，即

的样本集合S，并对集合S进行人工标记。

S4、将S中的样本添加到训练样本集合D中，并从待分类样本集合G中删去。更新训练样本数n，待分类样本数m。

S5、令iter＝iter+1，判断iter是否满足iter>＝10，若不满足转到步骤S2，若满足，则转到步骤S6。

S6、获得的训练样本集合D输入支持向量机中进行模型训练，待分类样本集合G使用上述模型进行最终的结果预测。

本发明实施例的分类方法，可以更为全面分析多视图结果(多个训练子集)中的有效信息，进一步完善了主动学习查询策略；另外，多视图处理目标高光谱图像，有效增强了小样本分类准确性。

基于上述高光谱图像分类方法实施例的描述，本发明实施例还公开了一种高光谱图像分类装置，参考图3，图3是本发明实施例提供的一种高光谱图像分类装置的结构示意图，高光谱图像分类装置包括：

确定模块301，用于确定包括K类地物的目标高光谱图像的训练样本集合和待分类样本集合；目标高光谱图像由训练样本集合中的像素点和待分类样本集合中的像素点组成，训练样本集合包括每类地物的第一预设数目的像素点；

处理模块302，用于对训练样本集合和待分类样本集合进行如下处理：

根据训练样本集合生成K个训练子集，其中，将训练样本集合剔除一类地物的像素点，以得到一个训练子集；

利用K个训练子集和预设选择策略，从待分类样本集合中选取第二预设数目的满足预设选择策略的像素点，将第二预设数目的像素点加入训练样本集合以更新训练样本集合，并从待分类样本集合中删除对应的像素点以更新待分类样本集合；

分类模块303，用于利用更新后的训练样本集合进行模型训练以得到第一图像分类模型，并利用第一图像分类模型对更新后的待分类样本集合进行预测得到每个待分类样本的第一分类预测信息。

在一个可能的实施例中，处理模块302在利用K个训练子集和预设选择策略，从待分类样本集合中选取第二预设数目的满足预设选择策略的像素点时，具体执行：

分别利用K个训练子集进行模型训练以得到K个第二图像分类模型，分别利用K个第二图像分类模型对待分类样本集合进行预测以得到每个待分类样本的K个第二分类预测信息；

根据第二分类预测信息从待分类样本集合中选取第二预设数目的像素点。

在一个可能的实施例中，上述分别利用K个训练子集进行模型训练以得到K个第二图像分类模型包括：

分别利用K个训练子集和第二待训练模型进行模型训练，以得到K个第二图像分类模型，第二待训练模型包括协同表示分类模型、支持向量机、极限学习机中的任意一个。

在一个可能的实施例中，第二分类预测信息包括预测类别以及对应的残差值；

处理模块在根据第二分类预测信息从待分类样本集合中选取第二预设数目的满足预设选择策略的像素点时，具体执行：

根据每个待分类样本的K个预测类别和K个残差值计算对应的分类置信度；

根据分类置信度从待分类样本集合中选取第二预设数目的分类置信度最低的像素点。

在一个可能的实施例中，分类模块303在利用更新后的训练样本集合进行模型训练以得到第一图像分类模型，具体执行：

利用更新后的训练样本集合和第一待训练模型进行模型训练，以得到第一图像分类模型，第一待训练模型包括支持向量机、稀疏表示分类模型、多元逻辑回归分类模型中的任意一个。

在一个可能的实施例中，分类模块303具体用于：

确定训练样本集合的更新次数；

更新次数小于次数阈值时，将更新后的训练样本集合和更新后的待分类样本集合作为新的训练样本集合和新的待分类样本集合，并对其进行如处理步骤的处理；

更新次数大于或等于次数阈值时，利用更新后的训练样本集合获取更新后的待分类样本集合中每个待分类样本的第一分类预测信息。

在一个可能的实施例中，分类模块303具体用于：

确定第一图像分类模型不满足收敛条件时，将更新后的训练样本集合和更新后的待分类样本集合作为新的训练样本集合和新的待分类样本集合，并对其进行如处理步骤的处理。

值得指出的是，其中，高光谱图像分类装置的具体功能实现方式可以参见上述高光谱图像分类方法的描述，这里不再进行赘述。高光谱图像分类装置中的各个单元或模块可以分别或全部合并为一个或若干个另外的单元或模块来构成，或者其中的某个(些)单元或模块还可以再拆分为功能上更小的多个单元或模块来构成，这可以实现同样的操作，而不影响本发明的实施例的技术效果的实现。上述单元或模块是基于逻辑功能划分的，在实际应用中，一个单元(或模块)的功能也可以由多个单元(或模块)来实现，或者多个单元(或模块)的功能由一个单元(或模块)实现。

基于上述方法实施例以及装置实施例的描述，本发明实施例还提供一种高光谱图像分类设备。

请参见图4，是本发明实施例提供的一种高光谱图像分类设备的结构示意图。如图4所示，上述的高光谱图像分类装置可以应用于所述高光谱图像分类设备400，所述高光谱图像分类设备400可以包括：处理器401，网络接口404和存储器405，此外，所述高光谱图像分类设备400还可以包括：用户接口403，和至少一个通信总线402。其中，通信总线402用于实现这些组件之间的连接通信。其中，用户接口403可以包括显示屏(Display)、键盘(Keyboard)，可选用户接口403还可以包括标准的有线接口、无线接口。网络接口404可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如WI-FI接口)。存储器405可以是高速RAM存储器，也可以是非不稳定的存储器(non-volatile memory)，例如至少一个磁盘存储器。存储器405可选的还可以是至少一个位于远离前述处理器401的存储装置。如图4所示，作为一种计算机存储介质的存储器405中可以包括操作系统、网络通信模块、用户接口模块以及设备控制应用程序。

在图4所示的高光谱图像分类设备400中，网络接口404可提供网络通讯功能；而用户接口403主要用于为用户提供输入的接口；而处理器401可以用于调用存储器405中存储的设备控制应用程序，以实现上述实施例所述的高光谱图像分类方法的步骤。

应当理解，本发明实施例中所描述的高光谱图像分类设备400可执行前文所述高光谱图像分类方法，也可执行前文所述高光谱图像分类装置的描述，在此不再赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。

此外，这里需要指出的是：本发明实施例还提供了一种计算机存储介质，且所述计算机存储介质中存储有前文提及的高光谱图像分类装置所执行的计算机程序，且所述计算机程序包括程序指令，当处理器执行所述程序指令时，能够执行前文所述高光谱图像分类方法的描述，因此，这里将不再进行赘述。另外，对采用相同方法的有益效果描述，也不再进行赘述。对于本发明所涉及的计算机存储介质实施例中未披露的技术细节，请参照本发明方法实施例的描述。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，程序可存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体(Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(Random Access Memory，RAM)等。

以上所揭露的仅为本发明较佳实施例而已，当然不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (10)

1.一种高光谱图像分类方法，其特征在于，包括：

确定步骤，确定包括K类地物的目标高光谱图像的训练样本集合和待分类样本集合；所述目标高光谱图像由所述训练样本集合中的像素点和所述待分类样本集合中的像素点组成，所述训练样本集合包括每类地物的第一预设数目的像素点；

处理步骤，对所述训练样本集合和所述待分类样本集合进行如下处理：

根据所述训练样本集合生成K个训练子集，其中，将所述训练样本集合剔除一类地物的像素点，以得到一个训练子集；

利用所述K个训练子集和预设选择策略，从所述待分类样本集合中选取第二预设数目的满足所述预设选择策略的像素点，将所述第二预设数目的像素点加入所述训练样本集合以更新所述训练样本集合，并从所述待分类样本集合中删除对应的像素点以更新所述待分类样本集合；

分类步骤，利用更新后的所述训练样本集合进行模型训练以得到第一图像分类模型，并利用所述第一图像分类模型对更新后的所述待分类样本集合进行预测得到每个待分类样本的第一分类预测信息。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述利用所述K个训练子集和预设选择策略，从所述待分类样本集合中选取第二预设数目的满足所述预设选择策略的像素点，包括：

分别利用所述K个训练子集进行模型训练以得到K个第二图像分类模型，分别利用所述K个第二图像分类模型对所述待分类样本集合进行预测以得到每个待分类样本的K个第二分类预测信息；

根据所述第二分类预测信息从所述待分类样本集合中选取所述第二预设数目的像素点。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述分别利用所述K个训练子集进行模型训练以得到K个第二图像分类模型包括：

分别利用所述K个训练子集和第二待训练模型进行模型训练，以得到所述K个第二图像分类模型，所述第二待训练模型包括协同表示分类模型、支持向量机、极限学习机中的任意一个。

4.根据权利要求2或3所述的方法，其特征在于，所述第二分类预测信息包括预测类别以及对应的残差值；

所述根据所述第二分类预测信息从所述待分类样本集合中选取所述第二预设数目的像素点，包括：

根据每个所述待分类样本的K个所述预测类别和K个所述残差值计算对应的分类置信度；

根据所述分类置信度从所述待分类样本集合中选取所述第二预设数目的分类置信度最低的像素点。

5.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述分类步骤包括：

确定所述训练样本集合的更新次数；

所述更新次数小于次数阈值时，将更新后的所述训练样本集合和更新后的所述待分类样本集合作为新的训练样本集合和新的待分类样本集合，并对其进行如所述处理步骤的处理；

所述更新次数大于或等于所述次数阈值时，利用更新后的所述训练样本集合获取更新后的所述待分类样本集合中每个待分类样本的第一分类预测信息。

6.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述分类步骤包括：

确定所述第一图像分类模型不满足收敛条件时，将更新后的所述训练样本集合和更新后的所述待分类样本集合作为新的训练样本集合和新的待分类样本集合，并对其进行如所述处理步骤的处理。

7.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述利用更新后的所述训练样本集合进行模型训练以得到第一图像分类模型，包括：

利用更新后的所述训练样本集合和第一待训练模型进行模型训练，以得到所述第一图像分类模型，所述第一待训练模型包括支持向量机、稀疏表示分类模型、多元逻辑回归分类模型中的任意一个。

8.一种高光谱图像分类装置，其特征在于，包括：

确定模块，用于确定包括K类地物的目标高光谱图像的训练样本集合和待分类样本集合；所述目标高光谱图像由所述训练样本集合中的像素点和所述待分类样本集合中的像素点组成，所述训练样本集合包括每类地物的第一预设数目的像素点；

处理模块，用于对所述训练样本集合和所述待分类样本集合进行如下处理：

根据所述训练样本集合生成K个训练子集，其中，将所述训练样本集合剔除一类地物的像素点，以得到一个训练子集；

利用所述K个训练子集和预设选择策略，从所述待分类样本集合中选取第二预设数目的满足所述预设选择策略的像素点，将所述第二预设数目的像素点加入所述训练样本集合以更新所述训练样本集合，并从所述待分类样本集合中删除对应的像素点以更新所述待分类样本集合；

分类模块，用于利用更新后的所述训练样本集合进行模型训练以得到第一图像分类模型，并利用所述第一图像分类模型对更新后的所述待分类样本集合进行预测得到每个待分类样本的第一分类预测信息。

9.一种高光谱图像分类设备，其特征在于，包括：处理器和存储器；

所述处理器和存储器相连，其中，所述存储器用于存储程序代码，所述处理器用于调用所述程序代码，以执行如权利要求1-7任一项所述的高光谱图像分类方法。

10.一种计算机存储介质，其特征在于，所述计算机存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序包括程序指令，所述程序指令当被处理器执行时，执行如权利要求1-7任一项所述的高光谱图像分类方法。

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