表示模型框架下高光譜遙感影像分類(lèi)若干技術(shù)研究

近年來(lái)高光譜數(shù)據(jù)獲取能力大幅提高，而其分析處理技術(shù)的發(fā)展卻相對(duì)滯后，其中分類(lèi)技術(shù)作為高光譜圖像處理與信息提取過(guò)程中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一直是國(guó)際前沿性的研究熱點(diǎn)。項(xiàng)目針對(duì)稀疏表示理論在高光譜數(shù)據(jù)分析中暴露的缺陷開(kāi)展理論研究，結(jié)合高光譜影像全局結(jié)構(gòu)特征和局部紋理特征，提出基于特征空間的稀疏表示和協(xié)作表示相結(jié)合、競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)作關(guān)系共存的分類(lèi)相關(guān)理論和技術(shù)。主要內(nèi)容包括：1）研究高光譜遙感影像的空間紋理特征提取方法；2）構(gòu)建結(jié)構(gòu)化表示模型分類(lèi)器；3）提出一種多約束條件的表示模型分類(lèi)方法；4）開(kāi)展基于重構(gòu)殘差融合的表示模型多分類(lèi)集成研究。項(xiàng)目完成了相關(guān)模型的建立和關(guān)鍵算法的研究，基于典型區(qū)域的真實(shí)數(shù)據(jù)進(jìn)行了上述特征提取算法和分類(lèi)模型的驗(yàn)證。結(jié)果表明，所提出的表示模型框架的分類(lèi)方法可以實(shí)現(xiàn)地物目標(biāo)的精細(xì)分類(lèi)識(shí)別，為我國(guó)高光譜遙感對(duì)地協(xié)同觀測(cè)任務(wù)重大專(zhuān)項(xiàng)任務(wù)提供了關(guān)鍵技術(shù)支撐。 完成了系列高光譜圖像分類(lèi)相關(guān)模型的建立和關(guān)鍵算法的研究，發(fā)表國(guó)際學(xué)術(shù)SCI收錄期刊32篇，其中第一/通信作者論文25篇，發(fā)表EI收錄的會(huì)議論文9篇，2篇國(guó)際會(huì)議論文獲杰出論文獎(jiǎng)。擔(dān)任國(guó)際核心期刊IEEE JSTARS和IEEE SPL編委，并獲得IEEE JSTARS 2015最佳審稿人獎(jiǎng)，入選2017年北京市科技新星計(jì)劃，以及2019年國(guó)家自然科學(xué)基金優(yōu)秀青年科學(xué)基金資助。 在項(xiàng)目執(zhí)行期內(nèi)，共培養(yǎng)碩士研究生27名，其中畢業(yè)20名，在讀7名；培養(yǎng)博士研究生2名，其中畢業(yè)1名，在讀1名，均獲得國(guó)家留學(xué)基金委(CSC)公派留學(xué)資格；在畢業(yè)的碩士生中，獲得優(yōu)秀畢業(yè)生2名，優(yōu)秀畢業(yè)論文4名，碩士生獲國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金4次，博士生獲國(guó)家獎(jiǎng)學(xué)金2次，其中一名博士獲得北京化工大學(xué)校長(zhǎng)獎(jiǎng)學(xué)金，為北京化學(xué)工大學(xué)信息科學(xué)與技術(shù)學(xué)院首次（目前唯一一名）獲得此榮譽(yù)的在讀博士研究生；項(xiàng)目資助碩士生出國(guó)（美國(guó)、西班牙、日本等）參加國(guó)際會(huì)議并開(kāi)展學(xué)術(shù)交流共計(jì)8名。此外，成功指導(dǎo)課題組博士后出站1名和課題組年輕教師晉升副教授1名。 2100433B

稀疏表示理論用較少的數(shù)據(jù)量描述影像中的特征信息并捕捉不同地物之間光譜曲線(xiàn)的差異性，在高光譜遙感影像分類(lèi)中受到越來(lái)越多的關(guān)注。隨著研究的不斷深入，稀疏表示在高光譜數(shù)據(jù)分析中的應(yīng)用逐漸暴露了它的缺陷：由于稀疏表示過(guò)于強(qiáng)調(diào)L1范數(shù)約束項(xiàng)，忽略了數(shù)據(jù)間協(xié)作表示的重要性；同時(shí)，在分類(lèi)的過(guò)程中，不能較好的反映數(shù)據(jù)集的內(nèi)在分布結(jié)構(gòu)，無(wú)法充分滿(mǎn)足約束表示系數(shù)具有小的類(lèi)內(nèi)方差和大的類(lèi)間方差等需求。本項(xiàng)目結(jié)合高光譜影像全局結(jié)構(gòu)特征和局部紋理特征，提出基于特征空間的稀疏表示和協(xié)作表示相結(jié)合、競(jìng)爭(zhēng)與協(xié)作關(guān)系共存的分類(lèi)相關(guān)理論和技術(shù)。主要內(nèi)容包括：1）研究高光譜遙感影像的空間紋理特征提取方法；2）構(gòu)建結(jié)構(gòu)化表示模型分類(lèi)器；3）提出一種多約束條件的表示模型分類(lèi)方法；4）開(kāi)展基于重構(gòu)殘差融合的表示模型多分類(lèi)集成研究。本項(xiàng)目成果將有力地推動(dòng)高光譜遙感影像處理分析的基礎(chǔ)理論研究的發(fā)展，促進(jìn)高光譜遙感應(yīng)用的深入。

本項(xiàng)目主要在變分框架下研究高維的Choquard方程的基態(tài)解的存在性、唯一性及非退化性和非局部的Schoringer-Newton方程組和非線(xiàn)性項(xiàng)為Hartree型的帶電磁位勢(shì)的Schrodinger方程在位勢(shì)函數(shù)和非線(xiàn)性項(xiàng)滿(mǎn)足不同條件時(shí)解的存在性以及解的性質(zhì)，尤其是無(wú)窮多解和多峰解的存在性。主要方法是擬應(yīng)用目前應(yīng)用廣泛的有限約化方法結(jié)合偏微分方程中的正則性理論和先驗(yàn)估計(jì)。這類(lèi)問(wèn)題具有廣泛的物理意義。我們希望通過(guò)研究這類(lèi)非局部的橢圓問(wèn)題發(fā)展出非線(xiàn)性泛函分析中的新的方法和工具。