高光谱图像非负稀疏分量分解建模与鲁棒性解混方法

摘要：

目的 高光谱解混是高光谱遥感数据分析中的热点问题,其难点在于信息不充分导致的问题病态性.基于光谱库的稀疏性解混方法是目前的代表性方法,但是在实际情况中,高光谱数据通常包含高斯、脉冲和死线等噪声,且各波段噪声的强度往往不同,因此常用的稀疏解混方法鲁棒性不够,解混精度有待提高.针对该问题,本文对高光谱图像进行非负稀疏分量分解建模,提出了一种基于非负稀疏分量分析的鲁棒解混方法.方法 首先综合考虑真实高光谱数据的混合噪声及其各波段噪声强度不同的统计特性,在最大后验概率框架下建立非负矩阵稀疏分量分解模型,然后采用?1,1范数刻画噪声的稀疏性,?2,0范数刻画丰度的全局行稀疏性,全变分(total variation,TV)正则项刻画像元的局部同质性和分段平滑性,建立基于非负稀疏分量分析的高光谱鲁棒解混优化模型,最后采用交替方向乘子法(alternating direction method of multipliers,ADMM)设计高效迭代算法.结果 在2组模拟数据集上的实验结果表明,相比于5种对比方法,提出方法在信号与重建误差比(signal to reconstruction error,SRE)指标上比同类最好方法提升了4.11 dB;在不同噪声强度下,提出方法的SRE平均提升6.94 dB;在美国内华达州Cuprite矿区数据的真实数据实验中,提出方法也取得了较好的矿物解混性能.结论 提出方法综合考虑了高斯随机噪声和稀疏性结构噪声对解混精度的影响,具有较好的混合噪声自适应稳健处理能力,解混的精度比现有同类方法更高.

关键词：高光谱遥感、线性高光谱解混、稀疏解混、全变分(TV)、交替方向乘子法(ADMM)

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分类号：P407.8(一般理论与方法)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;江苏省自然科学基金;江苏省重点研发计划项目;中央高校基本科研业务费专项资金资助项目

在线出版日期：2023-02-24（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共15页

页码：613-627