高光谱图像简介
高光谱图像处理技术的前沿技术和发展趋势
高光谱图像处理技术的前沿技术和发展趋势高光谱图像技术是一种利用光学系统获取目标物体在连续波段下的光谱信息的技术，它可以区分不同物体的光谱特征，具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断发展，高光谱图像处理技术在农业、环境监测、医学诊断、遥感侦察等领域发挥着越来越重要的作用。
本文将结合当前的前沿技术和发展趋势，分析高光谱图像处理技术的最新进展，以及未来可能的发展方向。
一、高光谱图像处理技术的前沿技术1. 多波段数据融合技术多波段数据融合技术是高光谱图像处理技术的一项重要技术，它可以将不同波段的光谱特征信息融合在一起，使得图像的分辨率和信息量得到提高。
目前，多波段数据融合技术已经广泛应用于农业、环境监测等领域，有效提高了图像处理的效率和准确性。
2. 深度学习技术在高光谱图像处理中的应用随着深度学习技术的不断发展，其在高光谱图像处理中的应用也越来越广泛。
深度学习技术可以通过训练模型来识别高光谱图像中的目标物体，提高图像处理的自动化程度和准确性。
目前，深度学习技术已经在高光谱图像处理中取得了一定的成果，但仍需要进一步研究和改进。
3. 高光谱图像的超分辨率重建技术高光谱图像的超分辨率重建技术是一种可以通过处理低分辨率图像来获得高分辨率图像的技术，它可以有效提高图像的质量和细节信息。
目前，高光谱图像的超分辨率重建技术已经成为该领域的研究热点之一，取得了一系列的重要进展。
二、高光谱图像处理技术的发展趋势1. 多模态高光谱图像处理技术随着多模态成像技术的发展，多模态高光谱图像处理技术已经成为该领域的发展趋势之一。
多模态高光谱图像可以融合不同成像方式的光谱信息，使得图像的信息量得到进一步提高，适用于更多的应用场景。
高光谱图像处理方法在植物识别中的应用研究
高光谱图像处理方法在植物识别中的应用研究植物是地球上最主要的生物类群之一，其种类繁多且广泛分布，对人类和自然生态系统都起着重要作用。
随着科技的不断进步，高光谱图像处理方法在植物识别中的应用正逐渐成为研究的热点。
本文将探讨高光谱图像处理方法在植物识别中的优势和应用前景。
1. 高光谱技术简介高光谱技术是一种获取和分析物体光谱数据的技术。
与传统的数字相机只能获取红、绿、蓝三个波段的图像不同，高光谱技术可以获取几十甚至上百个波段的图像。
每个波段都包含了物体在该波段上的光谱特征，从而使得植物识别更加准确和可靠。
2. 高光谱图像处理方法的优势2.1. 丰富的光谱信息相比传统图像处理方法，高光谱图像处理方法可以提供丰富的光谱信息。
通过分析不同波段的光谱反射率，可以获取植物的物理性质和化学成分等详细信息。
这为植物的分类和识别提供了更多的参考依据，提高了分类的准确性。
2.2. 高灵敏度和高分辨率高光谱图像处理方法具有高灵敏度和高分辨率的特点。
灵敏度指的是高光谱技术可以对微小变化做出较为精确的反应，而分辨率指的是高光谱图像可以提供更多细节信息。
这使得植物的特征提取和分类更加准确和可靠。
3. 高光谱图像处理方法在植物识别中的应用3.1. 植被类型分类高光谱图像处理方法可以通过分析不同植物的光谱特征，实现对不同植被类型的分类。
例如，在农田监测中，通过采集农作物的高光谱图像，可以准确地识别出不同作物的种类和生长状况。
这对于农作物管理和精确施肥等方面具有重要意义。
3.2. 病虫害检测高光谱图像处理方法可以实现病虫害对植物的影响的监测和评估。
通过分析植物在不同波段上的光谱反射率，可以发现病害或虫害对植物的影响，进而采取相应的防治措施。
这将有助于降低农业生产的损失，提高农作物的质量和产量。
3.3. 植物生理参数估算通过高光谱图像处理方法，可以估算植物的生理参数，如叶绿素含量、水分含量和光合作用强度等。
这些参数对于研究植物的生长状况和环境适应能力具有重要意义。
高光谱图像分类方法研究
在高光谱图像分类中，通常采用卷积神经网络（CNN）来处理图像的空间信息 ，采用循环神经网络（RNN）来处理图像的光谱信息。通过将 CNN 和 RNN 进行结合，可以实现高光谱图像的自动分类。
基于深度学习的高光谱图像分类方法
总结词
深度学习是一种机器学习方法，通过构建多层神经网络来学习数据的内在规律和 特征。在高光谱图像分类中，基于深度学习的方法可以更有效地处理复杂的空间 信息和光谱信息。
02
高光谱图像集成了空间、光谱和 时间三个维度的信息，为地物识 别、环境监测、农业、军事等领 域提供了强有力的数据支持。
高光谱图像的特性
高光谱图像具有很高的数据维度 ，通常包含数百甚至数千个波段
。
每个像素包含完整的光谱曲线， 使得高光谱图像能够更精细地表 达地物的空间特征和光谱特征。
高光谱图像的空间分辨率和光谱 分辨率高，能够提供丰富的地物
则化项来实现最优分类。
THANKS
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总结词
RF是一种无监督学习算法，通过构 建随机森林进行分类，可以处理多维 度的数据，对高维数据有很好的适应 性。
详细描述
RF通过构建多个决策树，并将它们的 预测结果进行投票来得到最终的分类 结果。在训练过程中，RF通过优化森 林的精度和多样性来实现最优分类。
基于NN的高光谱图像分类实例分析
总结词
NN是一种神经网络模型，通过模拟人脑神 经元的连接方式进行分类，可以处理复杂的 非线性问题。
总结词
SVM是一种监督学习算法，在分类问题 中表现出色，对高维数据有很好的适应 性，可以处理多类别的分类问题。
VS
详细描述
SVM通过找到一个最优的超平面，将不 同类别的样本分隔开，从而实现对高光谱 图像的分类。在训练过程中，SVM通过 最小化分类错误和最大化间隔来实现最优 分类。
高光谱图像分类方法综述
ＤＯＩ：１０．１３８７８／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｎｕｉｓｔ．２０２０．０１．０１１张建伟１㊀陈允杰１高光谱图像分类方法综述作者简介：张建伟（１９６５—），男，教授，博士生导师．苏州大学数学系本科毕业，获武汉大学硕士学位，南京理工大学博士学位．１９８６年以来在南京信息工程大学工作３４年，历任数学系教师㊁教研室主任㊁系副主任㊁系主任㊁滨江学院院长㊁科技处社科处处长㊁研究生院常务副院长，现任数学与统计学院院长．长期从事教学工作，完整讲授过２０多门本科生㊁研究生课程，指导硕士博士生３０多人，曾获校优秀教学质量奖㊁江苏省教学成果特等奖．主要从事计算数学㊁计算机应用方向的研究工作，主持国家自然科学基金项目３项㊁横向科研项目２０余项，发表核心以上学术论文８０多篇．Ｅ⁃ｍａｉｌ：ｚｈａｎｇｊｗ＠ｎｕｉｓｔ．ｅｄｕ．ｃｎ收稿日期２０１９⁃０７⁃０１基金项目国家自然科学基金（６１６７２２９３，６１６７２２９１）１南京信息工程大学数学与统计学院，南京，２１００４４摘要在过去数十年中，高光谱图像的研究与应用已经完成了从无到有㊁从差到优的跨越式发展．在对其研究的众多方面中，高光谱图像分类已经成为了一个最热的研究主题．研究表明空间光谱联合的分类方法可以取得比仅依赖光谱信息的逐像素分类方法更好的分类效果．本文将对众多的空间光谱联合分类方法进行归类和分析．首先介绍高光谱图像中相邻像素间的两类空间依赖性关系，因而可将现有的空谱联合分类方法分为依赖固定邻域和自适应邻域两类；此外，还可以依据是否同时利用两类依赖关系将现有方法进一步分为单依赖和双依赖两类．另外，还可以依据空谱信息融合的不同阶段将现有的分类方法划分为预处理方法㊁一体化方法及后处理方法三类．最后展示几种具有代表性的空间光谱联合分类方法在真实高光谱数据集上的分类结果．关键词高光谱图像；自适应邻域；预处理分类；后处理分类；空谱联合分类中图分类号Ｐ２２７文献标志码Ａ０ 引言㊀㊀高光谱图像（ＨｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌＩｍａｇｅ，ＨＳＩ）是由搭载高光谱成像仪的航空航天飞行器捕捉到的三维立体图像，图像中的每个像素均含有上百个不同波段的反射信息，这使其适合于许多实际应用如军事目标检测㊁矿物勘探和农业生产等［１⁃４］．高光谱图像分类已越来越成为其中的一个研究热点．高光谱图像分类的目标是依据样本特征为图像中的每个像元赋予类别标签［５⁃６］．不同地物具有不同的光谱曲线，因此有许多利用光谱信息的方法被提出来用于高光谱图像分类，代表性方法有支持向量机（ＳｕｐｐｏｒｔＶｅｃｔｏｒＭａｃｈｉｎｅ，ＳＶＭ）［７］㊁稀疏表示分类（ＳｐａｒｓｅＲｅｐｒｅｓｅｎ⁃ｔａｔｉｏｎＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ，ＳＲＣ）［８］等．此类逐像素的分类方法有计算简单㊁便于拓展等特点，然而此类方法仅利用到了光谱维度的信息，并未考虑样本的空间关联性，即地物分布的空间连续性，这会导致两个主要问题：１）在较小的样本下难以对如此高维的数据学习出一个高精度的分类器，这即是著名的休斯现象［９⁃１０］；２）高维的光谱特征往往会导致分类模型中需估计参量的增加，这会造成过拟合以至于模型的泛化性能难以提升．另外，同一类地物受光照强弱㊁阴影等因素的影响，其㊀㊀㊀㊀光谱特征也不尽相同，因而不包含空间信息的逐像素分类方法难以取得令人满意的分类结果．如文献［１１］所指出，ＨＳＩ不应当仅仅被看作一系列像素的集合，而应当被看作有纹理结构的图像．它指的是样本间的空间关联性，可以看作是对光谱信息的一个补充，这也为增强和改进逐像素分类器的分类性能提供了方向．在过去的十年中，学者们提出了许多融合空间光谱信息的空谱联合分类方法［１２⁃１７］，实验结果显示在融合空间信息后，分类精度及分类结果的鲁棒性均有很大提高，因此空谱联合分类方法已越来越成为高光谱图像分类的主流方法．本文将对空间光谱联合分类的方法进行着重介绍和总结，并为ＨＳＩ分类研究的方向提出一些指引．主要安排如下：１）首先探讨ＨＳＩ中相邻像素的空间依赖关系．空间依赖关系可以被简单分为像素特征间的空间依赖关系和像素类别间的空间依赖关系，并以此为基础进行模型的分类划分．２）通过不同的邻域划分方法和不同的加权邻域方法将现有方法分为基于固定邻域的方法和基于自适应邻域的方法两类．３）基于空谱融合阶段的不同将现有方法分为基于预处理的分类方法㊁一体化分类方法和基于后处理的分类方法三类．这三类方法可以很广泛地涵盖到现有的大多数方法，在这一部分本文还将对前述各类算法进行总结归纳，以期找出其中的联系．４）最后对现有的几大类分类方法分别进行归纳，探讨一些其中具有代表性的方法的原理，对其进行总结，最后通过实验来对其进行比较．１㊀基于空间依赖关系的ＨＳＩ分类１ １㊀邻域间的空间依赖关系在自然影像中，常用的一个假设为地物分布是连续的，换句话说其地物分布应当服从某种特殊的结构．这种空间依赖关系可将模型分为以下两类：１）相邻像素的特征相关性：相邻像素在光谱特征上有较大概率是相似的．２）相邻像素的类别相关性：这些相似像素的类别标签应当是相同的．现有的空谱联合分类方法通常会利用上述假设中的一种或两种以融合空谱信息．为提取相邻像素信息，通常需要定义邻域，邻域即指的是为目标像素贡献空间特征所用的像素组成的区域．而依据这个区域的选择策略的不同，本文将ＨＳＩ分类方法分为基于固定邻域的方法和基于自适应邻域的方法两类．１ ２㊀固定和自适应邻域的方法１）基于固定邻域的方法．在此类方法中，对每一像素而言，与它相邻接的像素构成的邻域是固定的，一般取其方形邻域．现有的许多方法［１８⁃２８］都采用这种模式．一些预提取特征方法采用的邻域如小波和Ｇａｂｏｒ特征，经典的基于方形窗口的组合核方法［２９⁃３２］．文献［３３⁃３４］采用了基于方形窗口的联合稀疏表示方法，文献［３５］提出了一种基于多元逻辑回归的一般化的组合核方法，文献［３６］提出了基于方形窗口的迭代式的图核方法．另一类具有代表性的固定邻域方法是基于一系列形态学滤波的形态学分析方法［３７⁃３８］，它将通过一系列方形的滤波模板得到的形态学特征看作空间特征，进而进行ＨＳＩ分类．除此之外，也有许多方法利用相邻像素的类别相关性来提取空间信息，代表性方法有基于马尔可夫随机场的方法，如文献［３９⁃４５］等．２）基于自适应邻域的方法．在这类方法中，所用到的空间邻域或空间邻域内不同像素的权重是依据图像纹理自适应选取的，这类策略下的大多数方法都会定义一个限定因子来调整邻域内样本的重要性或重新划分自适应邻域．前者的代表性方法有文献［４６⁃４９］．文献［５０⁃５２］采取边缘检测算子调整邻域内样本的权重来进行保边性的分类．与文献［５０］类似，卷积神经网络［５３⁃５４］也可以被用来为邻域中的每个像素自动化地学习出一个较好权重．文献［５５⁃５７］通过将空间局部像素上的差分转化为拉普拉斯矩阵进而对其优化来达到邻域自适应的效果．后者的代表性方法有基于超像素或目标分割的方法［５８⁃６６］，它认为分割得到区域是整个图像的一个同质区域，因而将其看作一个整体进行ＨＳＩ分类．文献［６７⁃６８］利用一系列的区域融合与分割算子来自适应地调整像素间的空间相关性．文献［６９⁃７０］通过衡量目标像素与其方形邻域内像素的相似性，设置相应的阈值来筛选出同质区域，进而通过联合表示分类等方法进行ＨＳＩ分类．此外，还有一些方法利用相邻样本间类别相关性来获取自适应邻域，如文献［７１⁃７４］首先采用区域分割来得到目标邻域，再利用投票策略来确定区域标签．文献［７５⁃７６］利用地物分布的马尔可夫性以及０９张建伟，等．高光谱图像分类方法综述．ＺＨＡＮＧＪｉａｎｗｅｉ，ｅｔａｌ．Ｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ．像素标签变化情况构建同质区域．通常情况下，一种方法仅会利用一类依赖关系来进行ＨＳＩ分类，因为这样做简单易行且便于实现，现有的大多数方法均属于这一类别．当然也有一些方法会同时用到特征依赖和类别依赖两种关系．如文献［７７⁃７９］利用马尔可夫随机场和条件随机场来刻画像素间的联系．文献［８０］通过已知样本来推测图像的纹理信息，进而借助此信息来优化类别平滑的正则项．文献［８１⁃８２］将传统的点对类别关系改进为基于邻域像素的点对类别关系．２㊀空谱信息不同融合阶段的ＨＳＩ分类方法在介绍完空间依赖关系后，就需要考虑在什么阶段来融合空谱信息．本文将现有的方法分为基于预处理的分类方法㊁一体化分类方法和基于后处理的分类方法三类．每类方法的光谱融合阶段不同，如图１所示，这三个阶段贯穿着整个的分类过程．图１㊀３种不同空谱信息融合阶段的分类Ｆｉｇ １㊀Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｔｈｒｅｅｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｐａｔｉａｌｓｐｅｃｔｒｕｍｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎｆｕｓｉｏｎｓｔａｇｅｓ２ １㊀基于预处理的分类方法基于预处理的分类是通过提取空间特征的方法来刻画空间信息的．在得到空间特征后再与光谱特征进行融合，最后采用不同的分类器进行分类．其分类过程通常包含两个阶段：１）空谱特征提取阶段；２）基于提取到的特征通过不同的分类器如ＳＶＭ等进行分类的阶段．其中前一阶段是决定分类方法性能表现的关键［８３］．代表性的方法如基于形态学轮廓的空间特征提取方法，它采用一系列不同尺度的开闭运算的算子来提取图像的纹理信息［１３⁃１５］．文献［１９］采用空间平移不变的小波变换提取空谱信息，然后采用线性规划的ＳＲＣ进行序列化．文献［２０⁃２２］还利用基于小波的软收缩去噪策略来提取小波特征．文献［２３⁃２８］利用高维的高斯包络谐波来提取Ｇａｂｏｒ特征．文献［１８，８４］利用修正的共生矩阵来得到空间特征．文献［８５⁃８６］采用经验模式分解和奇异谱分析来提取空间特征．还有一些空谱联合分类方法在核空间进行ＨＳＩ分类，它通常是以组合核的形式来进行空谱信息的融合，这其中就包含基于固定邻域的方法［１６］和基于自适应邻域的方法［５９，８７］．２ ２㊀一体化的分类方法此类方法同时用到空间和光谱信息来形成一个一体化的分类器，也就是说，它的空间特征提取和分类不会显式地分开．如文献［３７］利用邻域内的纹理信息来改变传统逐像素的ＳＶＭ方法的分类目标和约束条件．文献［３３，３５］通过训练样本来创造一个简单可用的字典，然后通过它来表示目标像素及其邻域内像素来添加平滑性约束，进而有效地利用了邻域内的空谱信息．文献［６６⁃６７］采用序列二进制分叉树在利用区域合并和修剪来对高光谱图像进行区域分割的同时达到分类目的．文献［５２⁃５３］利用基于ＣＮＮ的策略，其中特征提取层和分类层使用同一个网络来进行特征提取与分类，而这两层网络的训练是一体化进行的．２ ３㊀基于后处理的分类方法在此类方法中，通常会采用一个仅利用光谱信息的逐像素分类器来对ＨＳＩ进行预分类，然后在依据像素间的空间依赖关系来对预分类结果进行正则化处理，主流的后处理方法有基于加权投票的方法㊁基于马尔可夫随机场的方法㊁基于图正则化的方法和随机漫步方法等．文献［３９］首先采用多逻辑回归来做分类器对ＨＳＩ进行预分类，然后利用一个刻画先验概率的马尔可夫正则化项进行后处理，通过对原先得到的后验概率进行正则化约束即得到新的分类结果图．文献［５７］１９学报（自然科学版），２０２０，１２（１）：８９⁃１００ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２０，１２（１）：８９⁃１００通过引入全变差正则项自适应地调整空间邻域中像素的权重来进行后处理．基于图正则化的方法如文献［４２⁃４３］．基于投票的方法［７２］，采用ＳＶＭ得到样本类别标签，然后再在局部邻域对标签进行投票来确定最终的样本标签．文献［４８］基于随机漫步法来进行后分类，亦取得了较好的分类效果．文献［５０］利用ＳＶＭ来得到样本属于某个类别的概率，然后采用双边滤波的方法来进行ＨＳＩ分类．文献［５８］利用核协同表示来得到点对先验概率，然后采用基于自适应权重图的回归正则化来得到后验概率．３㊀对上述空间光谱分类方法的总结分析在基于预处理的分类方法中，原本的包含光谱特征的观测空间被转化为空间光谱特征联合构成的特征空间．若假设特征空间的维度并未发生变化，从概率的角度来说，越多的特征被利用就代表着空间刻画越准确．它从而影响两方面的内容，首先越多的特征被利用就意味着有希望学到更好的模型从而提升分类精度，其次特征之间的交叉信息更有利于减少错误决策．在一体化的分类方法中，模型建立和类别划分被统一成了一个整体，它的优化目标及其约束条件的求解是一个统一的过程，这种特点使得其分类过程较为简便，但可调节参数较少使得其进一步优化较为困难．在基于后处理的分类方法中，首先采用一个逐像素分类器进行ＨＳＩ分类，然后再加入空间信息作为正则化约束来对此分类结果进行进一步优化．在贝叶斯理论中，这种正则化可以被看作是对空间依赖关系的某种先验信息进行建模，这样更有利于取得更好的分类结果．４㊀现有典型的分类策略总结４ １㊀基于结构滤波的方法基于结构滤波的ＨＳＩ分类方法是高光谱图像处理领域最早被深入研究的方法之一．通常情况下，这种方法采取结构滤波来得到空间纹理特征，即给定一幅高光谱图像，可以通过空间结构滤波的形式来直接获取它的空间特征．一类最简单同时也是使用最广泛的提取空间信息的方法是利用方形邻域内的样本均值或者方差来代表目标像素处的空间特征［１６］．这种策略最早是在组合核或多核学习领域被提出并得到广泛使用的．这里的空间特征是被预提取的，然后再被用来构建空间光谱核．然而方形邻域的均值滤波显然并非是一个最佳的滤波模板，如文献［５０］提出了基于双边滤波的方法来去除噪声同时保持细节．现在的一个趋势即是使用自适应的结构滤波来提取空间特征，如文献［８８］提出的自适应多维度维纳滤波，文献［５７］提出的基于自适应邻域的策略，文献［６２］提出的基于超像素的区域分割策略等．４ ２㊀基于形态学轮廓分析方法基于形态学滤波的形态学轮廓分析方法可以看作是一种特殊的结构滤波方法，它的滤波算子是一系列的形态学开闭操作，通常首先采取主成分分析［８９］等方法进行降维，然后再在前几个主成分上采用一系列不同的滤波模板进行形态学开和闭操作，最后比较大小模板下的滤波结果来得到基于形态学分析的空间特征．文献［３８］表明与均值滤波特征相比，形态学特征能更好地反映图像的纹理结构特征．４ ３㊀基于稀疏表示的分类方法稀疏表示模型［３３，９０］的主要思想是假设现有的训练样本可以构成一个完备训练字典并且任意一个测试样本均可以被字典中的元素线性表出，然而将如此高维特征的样本完全表出是不合理的，那么稀疏表示方法注意到一个训练样本往往只属于某一类地物，即它只需当被训练样本中的同一类样本线性表示，即可得到一个稀疏性的约束．即使用尽量少的训练样本来表示某一测试样本，同时使得表示误差尽可能小．在求解目标函数后，稀疏表示方法取表示误差的最小的训练样本类别来作为此测试样本的类别．４ ４㊀基于分割的ＨＳＩ分类方法一些ＨＳＩ分类方法利用图像分割作为一个后处理的步骤，即在空间光谱分类之后，如文献［９］通过提取和分类同质目标来进行ＨＳＩ分类，文献［７２］在ＳＶＭ分类结果的基础上采用形态学的分水算法［９１］来得到一个更加平滑的分类结果．不同的区域分割算法可以得到不同的ＨＳＩ分类方法．与基于光谱特征的分类策略相比，这些策略可以极大地提高分类方法的分类精度．４ ５㊀基于深度学习的ＨＳＩ分类方法众所周知，神经网络和深度学习的算法通过模拟人脑的结构在图像分类㊁自然语言处理等领域取得了非凡的成果．与传统的浅层分类模型相比，深度２９张建伟，等．高光谱图像分类方法综述．ＺＨＡＮＧＪｉａｎｗｅｉ，ｅｔａｌ．Ｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ．学习模型可以看作是一个包含多层结构的分类模型［９２］．基于深度学习的ＨＳＩ分类方法可以被大致分为三个主要阶段［９３］：１）数据输入阶段；２）深度神经网络构建阶段；３）分类阶段．卷积神经网络（Ｃｏｎｖｏ⁃ｌｕｔｉｏｎａｌＮｅｕｒａｌＮｅｔｗｏｒｋ，ＣＮＮ）［９４］是现今机器学习领域的一个热点方向，并且其在高光谱图像处理领域取得了非凡的成就．在传统的分类方法中，特征提取往往需要依赖由某种先验知识而设定的参数，而基于ＣＮＮ的深度学习方法的模型参数可以通过自动化的训练过程来得到，这就意味着其具备自动提取数据特征的能力．文献［９５］采取一个非监督的方法来构造基于堆叠自编码网络（ＳｔａｃｋｅｄＡｕｔｏｅｎｃｏｄｅｒ，ＳＡＥ）的深度学习框架来提取ＨＳＩ数据的高阶特征．文献［９６］采用随机主成分分析（Ｒ⁃ＰＣＡ）来一体化地提取空间和光谱特征．文献［９７］采用一系列层叠的受限布尔兹曼机（ＲｅｓｔｒｉｃｔｅｄＢｏｌｔｚｍａｎｎＭａｃｈｉｎｅ，ＲＢＭ）来构建深度置信网络，进而进行ＨＳＩ分类．文献［９８］提出基于差异化区域的ＣＮＮ（ＤｉｖｅｒｓｅＲｅｇｉｏｎｂａｓｅｄＣＮＮ，ＤＲＣＮＮ）方法，它在进行样本增强的同时融入了空间信息，从而达到了有效的保边效果．可以看出，这些网络均是由一系列的卷积和池化层组成，在经过每一个卷积层后，都有一个更深度的空间特征被提取，最后被用于ＨＳＩ分类．５㊀实验结果与分析本节将设计实验来对仅采用光谱信息的分类方法和空谱联合的分类方法进行比较，从而说明空间信息的重要性．为了估计和比较不同分类空谱联合分类算法的优劣，本文分别在如下两个知名的数据集上进行实验：１）印第帕因（ＩｎｄｉａｎＰｉｎｅｓ）：该数据由机载可见光／红外成像光谱仪（ＡｉｒｂｏｒｎｅＶｉｓｉｂｌｅＩｎｆｒａｒｅｄＩｍａｇｉｎｇＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ，ＡＶＩＲＩＳ）在美国西北印第安获取的ＩｎｄｉａｎＰｉｎｅｓ测试集．整个图像是一幅包含１６种地物的１４５ˑ１４５像素的图像，覆盖光谱波长从０ ２到２ ４μｍ的２２０个光谱波段．去除掉２０个水汽吸收波段后，剩余的光谱波段为２００个．为了验证本文方法在小样本上的分类性能，每类随机采取３％的样本作为训练样本，其余９７％作为测试样本进行实验（详见表１）２）帕维亚大学（ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰａｖｉａ）：该数据是由反射光学系统成像光谱仪（ＲｅｆｌｅｃｔｉｖｅＯｐｔｉｃｓＳｙｓｔｅｍＩｍａｇｉｎｇＳｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ，ＲＯＳＩＳ）在意大利市区获取的ＵｎｉｖｉｒｓｉｔｙｏｆＰａｖｉａ数据集．整个图像是一幅包含９种地物的６１０ˑ３４０像素的图像，覆盖光谱波长从０ ４３到０ ８６μｍ的１１５个光谱波段，在去除１２个噪声波段后，剩余的光谱波段为１０３个．本文每类随机选取２０个样本作为训练集，其余作为测试集．表１㊀不同数据集的训练与测试样本个数３９学报（自然科学版），２０２０，１２（１）：８９⁃１００ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２０，１２（１）：８９⁃１００㊀㊀本文中采取以下几类具有代表性算法进行对比：１）仅利用光谱信息的ＳＶＭ算法［７］．２）组合核支持向量机分类方法（ＳＶＭｂａｓｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＫｅｒｎｅｌ，ＳＶＭＣＫ）［１６］：该方法采用方形窗口内的光谱均值或方差作为空间光谱特征，在提取空间信息的同时平滑了噪声．３）基于形态学滤波的形态学分析方法（ＥｘｔｅｎｄｅｄＭｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌＡｔｔｒｉｂｕｔｅＰｒｏｆｉｌｅ，ＥＭＡＰ）［１３］：该方法采用形态学分析的提取形态学轮廓来进行空间信息刻画，取得了较好的分类效果．４）基于超像素的空间特征提取方法（Ｓｕｐｅｒｐｉｘｅｌ⁃ｂａｓｅｄＣｏｍｐｏｓｉｔｅＫｅｒｎｅｌ，ＳＰＣＫ）［５９］：该方法能够根据图像的纹理特征自适应地选择同质区域，作为一种基于自适应邻域方法的代表，它有效地保存了地物的边缘纹理．５）基于多逻辑回归的空间自适应全变差方法（ＳｐａｒｓｅＭｕｌｔｉｎｏｍｉａｌＬｏｇｉｓｔｉｃＲｅｇｒｅｓｓｉｏｎ⁃ＳｐａｔｉａｌｌｙａｄａｐｔｉｖｅＴｏｔａｌＶａｒｉａｔｉｏｎ，ＳＭＬＲ⁃ＳｐＴＶ）［３９］：该方法在贝叶斯框架下，利用满足ＴＶ一阶邻域系统的ＭＲＦ正则项进行空间信息刻画，并将该先验约束于稀疏逻辑回归分类器求得的概率空间上，分类效果较好．６）联合稀疏表示方法（ＪｏｉｎｔＳＲＣ，ＪＳＲＣ）［６２］：此方法对目标像素的邻域内像素进行联合表示，有效地提取了空间信息．７）基于差异化区域的卷积神经网络（ＤｉｖｅｒｓｅＲｅｇｉｏｎ⁃ｂａｓｅｄＣＮＮ，ＤＲＣＮＮ）方法［９８］：该方法采用以目标像素邻域内的不同的图像块作为ＣＮＮ的输入，对输入数据进行了有效的增强，从而取得较好的分类效果．性能衡量指标使用总体准确率（ＯｖｅｒａｌｌＡｃｃｕｒａｃｙ，ＯＡ）㊁平均准确率（ＡｖｅｒａｇｅＡｃｃｕｒａｃｙ，ＡＡ）和Ｋａｐｐａ系数．实验结果均为１０次随机实验结果的平均值．若无特别说明，本文方法的默认分类器均采用ＳＶＭ，以便进行比较．表２和表３分别是不同分类方法在印第帕因数据集和帕维亚大学数据集上的分类精度．从表中可以看出仅仅包含光谱特征的ＳＶＭ方法分类精度较低，而空谱联合的分类方法均可以取得较好的分类结果．与基于方形邻域的ＳＶＭＣＫ相比，基于超像素的组合核分类方法在两个数据集均能取得较高的分类精度．基于形态学滤波的ＥＭＡＰ方法可以取得比基于窗口均值或方差的ＳＶＭＣＫ方法更好的分类效果，这也从侧面说明形态学分析提取的空间信息具表２㊀不同分类算法在ＩｎｄｉａｎＰｉｎｅｓ数据集上的分类准确率Ｔａｂｌｅ２㊀ＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙａｃｈｉｅｖｅｄｕｓｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｎａｎＩｎｄｉａｎＰｉｎｅｓｄａｔａｓｅｔ％ＣｌａｓｓＳＶＭＳＶＭＣＫＥＭＡＰＳＭＬＲ⁃ＳｐＴＶＳＰＣＫＪＳＲＣＤＲＣＮＮ１６２．７８４９．４２４４．５１５６．５３８２．８８３１．９２８５．９６２７６．２６７９．１４８４．４４８９．９８９０．５２７５．５０８８．３８３６８．１９８７．６８８３．３０８３．５８９１．９４７２．３０９２．８５４５５．６６８３．５２６５．９０７９．４２７９．２０６３．８９８３．３１５８５．３７９６．６４８５．３２８５．０８８９．２７８６．６８８３．６３６９２．６７８０．８０９４．７３９７．８０９７．４１９８．８１９２．５４７７１．２５３０．００５８．６００．８０７７．６０２．００７３．６０８９５．３６８９．０７９７．２８９９．９７９８．６４９９．９８９８．３５９７０．５６０７１．０５０９７．８９１．０５７０．００１０６６．６７８３．２６８０．０６８３．４７８１．３９８４．７８８９．０６１１７７．６３７７．８０８６．６９９６．９２９１．２９９５．５０９７．２３１２６７．４５８５．１４７５．１７８６．０６８１．５１８６．５９９１．８６１３９８．３４９９．９０９４．１２９９．５１９９．４６９９．７６９８．５８１４９４．３７９１．５２９４．７７９８．４６９６．５１９９．５０９７．９１１５４５．５５８７．５１６７．２８７４．１３７７．１４５０．８２９３．３９１６８５．１１９３．７２９３．２６５７．０６９８．９１９３．２６９０．３２ＯＡ／％７８．０４８３．４２８５．５５９０．６５９０．４６８６．８４９３．０７ＡＡ／％７５．６３７５．９６７９．７８７４．３０８９．４８７１．４０８９．１９κ０．７４９７０．８１２３０．８３５３０．８９３１０．８９１２０．８４５１０．９２１０４９张建伟，等．高光谱图像分类方法综述．ＺＨＡＮＧＪｉａｎｗｅｉ，ｅｔａｌ．Ｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｈｙｐｅｒｓｐｅｃｔｒａｌｉｍａｇｅｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓ．表３㊀不同分类算法在ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰａｖｉａ数据集上的分类准确率Ｔａｂｌｅ３㊀ＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｃｃｕｒａｃｙａｃｈｉｅｖｅｄｕｓｉｎｇｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＰａｖｉａｄａｔａｓｅｔ％ＣｌａｓｓＳＶＭＳＶＭＣＫＥＭＡＰＳＭＬＲ⁃ＳｐＴＶＳＰＣＫＪＳＲＣＤＲＣＮＮ１７１．２９９７．１４８５．７９８４．７８８６．８３８２．１３８０．３７２７５．７５９３．４８８６．８４８８．７３８５．９８８８．０３８７．６３３７２．９７７６．６０８４．０２８３．５１９０．１２９５．４２９６．１９４９１．８０７５．９４９２．３３８７．８５９６．１２９５．８７７６．９９５９９．３３９５．２３９９．１３９９．７４９７．９８９９．６５９７．１３６７１．３５５３．６９８２．８３９３．３０７８．４９８７．１７９４．４４７８７．６０７３．５３９３．０３９９．７７９４．５４９３．７８９８．９７８６７．２９８８．４７７３．８４９０．５４８５．８１８７．００９５．１０９９９．３１９９．１３９９．４３３１．４７９８．３７９８．８４９９．００ＯＡ／％７６．４５８１．８３８６．１９８７．９３８７．０５８８．６２８８．５０ＡＡ／％８１．８８８３．６９８８．５９８４．４１９０．４８９１．９９９１．７６κ０．６９８５０．７８５９０．８２０８０．８４３５０．８３２５０．８５２３０．８５１９图２㊀不同分类算法在ＩｎｄｉａｎＰｉｎｅｓ数据集上的分类结果Ｆｉｇ．２㊀ＣｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｒｅｓｕｌｔｓｂｙｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎａｌｇｏｒｉｔｈｍｓｏｎａｎＩｎｄｉａｎＰｉｎｅｓｄａｔａｓｅｔ有更强的判别特征．基于贝叶斯框架的全变差正则化方法亦取得了较高的分类精度，此方法利用满足ＴＶ一阶邻域系统的ＭＲＦ正则项来刻画空间信息，可以有效提取纹理信息，在边缘处分类效果较好，是比较有代表性的基于后处理的一类ＭＲＦ方法．ＳＰＣＫ方法采用超像素作为自适应邻域，是一类典型的基于自适应邻域的预处理分类方法，它通过超像素来对目标像素处的空间信息的提取过程进行约束，取得了较高的分类精度．ＪＳＲＣ是一类典型的基于方形邻域的一体式分类方法，它通过协同表示目标像素与其方形邻域内的像素来对目标像素的分类过程施加空间约束，可以看出此方法亦取得了较高的分类精度．ＤＲＣＮＮ作为一种典型的基于ＣＮＮ的深度学习方法，通过输入差异化的图像块来融入空间信息，它在两个数据集上的分类精度亦证明了此方法的有效性．图２和图３分别是不同分类方法在印第帕因数据集和帕维亚大学数据集上的分类结果，可以看出，在不包含空间特征的情况下，ＳＶＭ方法的结果图中出现了非常多的噪点，ＨＳＩ中地物连续分布的特点无法保持．在加入空间信息后，这个情况改善了许多．采用方形窗口来提取空间信息的ＳＶＭＣＫ方法也达到了这一效果，但在类边缘处因为方形窗口容易包含两类信息，因此类边缘部分分叉较多．同时，ＪＳＲＣ亦通过方形窗口来约束空间信息，也存在此问题，ＳＭＬＲ⁃ＳｐＡＴＶ方法通过ＴＶ正则项以求达到较平滑的分类结果，因此也存在难以保持类边缘的问题．基于自适应邻域的ＳＰＣＫ方法和基于形态学滤波的５９学报（自然科学版），２０２０，１２（１）：８９⁃１００ＪｏｕｒｎａｌｏｆＮａｎｊｉｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ），２０２０，１２（１）：８９⁃１００。
高光谱图像处理技术的使用教程研究
高光谱图像处理技术的使用教程研究高光谱图像处理技术是一种在应用领域广泛的图像处理技术，可以通过获取物体在不同波段的反射光谱信息，提供更加详细和全面的图像数据。
本文将针对高光谱图像处理技术的使用进行研究，并提供相应的教程。
一、高光谱图像处理技术简介高光谱图像处理技术是一种通过获取物体在可见光和红外波段的多个窄波段反射光谱信息，将其转化为多波段图像的技术。
与传统的彩色图像相比，高光谱图像能够提供更加详细和准确的物体信息，有利于物体分类、目标探测和环境监测等领域的研究。
二、高光谱图像处理的主要方法1. 高光谱图像获取：高光谱图像主要通过高光谱成像设备获取，该设备能够同时获取多个波段的光谱信息。
获取的图像需要进行前期的预处理，包括校准、去噪等，以减少后续处理的误差。
2. 高光谱图像的特征提取：获取到高光谱图像后，下一步是提取图像的特征。
常见的特征提取方法包括：主成分分析(Principal Component Analysis, PCA)、线性判别分析(Linear Discriminant Analysis, LDA)、离散小波变换等。
这些方法能够从高光谱图像中提取到代表图像信息的特征。
3. 高光谱图像分类：通过对提取的特征进行分类，可以实现对高光谱图像中的目标物体进行识别。
常见的分类方法包括：支持向量机(Support Vector Machines, SVM)、人工神经网络(Artificial Neural Networks, ANN)、决策树等。
4. 高光谱图像的目标检测：目标检测是高光谱图像处理的一个重要应用，可以通过识别图像中的目标物体来实现。
常见的目标检测方法包括：基于像素的方法、基于形状的方法和基于光谱的方法等。
三、高光谱图像处理技术的应用案例高光谱图像处理技术在许多领域有着广泛的应用。
以下是几个示例：1. 农业领域：高光谱图像处理技术可以用于农作物的生长监测和病虫害的检测。
通过获取植物在不同波段的光谱信息，可以分析植物的健康状况和生长情况。
高光谱图像处理技术的前沿技术和发展趋势
高光谱图像处理技术的前沿技术和发展趋势1. 引言1.1 高光谱图像处理技术的前沿技术和发展趋势高光谱图像处理技术是一种能够获取物体在不同波长下的光谱信息的技术，其应用领域涵盖了农业、环境监测、医学影像等多个领域。
随着高光谱成像设备的不断发展和进步，该技术在各个领域的应用也在不断扩大。
在当前的研究中，高光谱图像处理技术的前沿技术主要包括基于机器学习的光谱解混合方法、高光谱特征提取与选择技术、基于深度学习的高光谱图像分类与目标检测技术等。
这些技术使得高光谱图像在分析和识别目标物体时具有更高的准确性和效率，为实际应用提供了更多可能性。
在未来的发展趋势中，高光谱图像处理技术将逐渐向着智能化、自动化方向发展，同时还将加强与其他领域的融合，如将高光谱图像处理技术与遥感、传感器网络等技术结合，进一步拓展其在多领域的应用。
高光谱图像处理技术在技术和应用上仍有很大的发展空间，在未来的研究中有望取得更多重要突破，为社会发展和科学研究提供更多可能性。
2. 正文2.1 高光谱图像处理技术概述高光谱图像处理技术是一种能够获取物体在大范围波段上的反射光谱信息的图像处理技术。
传统的彩色图像只有红、绿、蓝三个波段的信息，而高光谱图像可以在可见光谱范围内甚至超出可见光谱范围内捕获数百个波段的光谱信息。
这种技术具有分辨率高、信息量大的特点，能够提供更加精细的物体表面信息和材料成分信息。
高光谱图像处理技术的基本步骤包括数据获取、数据预处理、特征提取和数据分析。
首先是数据获取阶段，需要使用高光谱相机或者高光谱遥感器获取物体的高光谱数据，然后将数据进行预处理，包括校正、去噪等，以确保数据的准确性和可靠性。
接着是特征提取阶段，通过提取数据中的特征信息，可以帮助我们更好地理解物体的性质和特征。
最后是数据分析阶段，在这一阶段，可以利用机器学习、模式识别等方法对数据进行分析，从而实现对物体的分类、识别和定位。
总的来说，高光谱图像处理技术具有广阔的应用前景，例如在农业、环境监测、地质勘探、医学诊断等领域都有着重要的应用价值。
高光谱图像处理技术的使用方法与技巧
高光谱图像处理技术的使用方法与技巧高光谱图像处理技术是一种在特定波长范围内连续获取大量光谱信息的技术。
它不仅可以提供丰富的光谱数据，还能提供高分辨率的空间信息，因此在许多领域都有广泛的应用。
本文将介绍高光谱图像处理技术的使用方法与一些常用的技巧。
首先，高光谱图像的处理流程主要包括预处理、特征提取和分类三个步骤。
预处理是为了去除图像中的噪声和杂质，使得后续的特征提取和分类工作更加准确。
常见的预处理方法包括影像校正、光谱校正和噪声去除等。
影像校正是为了解决图像中的光照不均匀问题，常用的方法有常规平滑和直方图匹配等。
常规平滑方法可以通过滤波算法去除图像中的噪声和高频分量，提高图像的可视性。
而直方图匹配则可以通过调整图像的亮度和对比度，使得不同图像之间的光照条件保持一致。
光谱校正是为了解决不同设备采集的高光谱数据存在光谱偏移的问题。
通常可以通过使用已知光谱的参考物质进行校正，如大气校正和地物光谱响应校正等。
大气校正可以去除大气对光谱数据的影响，使得数据更加准确。
地物光谱响应校正则是为了减少不同地物对光谱数据的影响。
噪声去除是为了去除因设备等原因造成的图像噪声，提高图像的质量。
常见的噪声去除方法包括中值滤波、高斯滤波和小波分析等。
中值滤波是一种基于排序统计的方法，通过对图像中的像素排序并取中值来去除噪声。
高斯滤波则是一种常用的线性滤波方法，通过将像素的值与周围像素的值按照一定的权重进行加权平均，得到滤波后的像素值。
小波分析是一种基于频域的方法，通过对图像进行频域分解和重构来去除噪声。
接下来是特征提取。
高光谱图像的特征提取是为了从原始数据中提取出与目标信息相关的特征。
常用的特征提取方法包括光谱特征提取、纹理特征提取和形状特征提取等。
光谱特征提取是通过对高光谱数据进行光谱统计分析来获得与目标信息相关的参数。
常用的统计参数包括均值、方差、偏度和峰度等。
这些参数可以反映出光谱数据在不同波段上的分布情况。
纹理特征提取是为了从高光谱图像中提取出纹理信息。
高光谱与多光谱融合方法
高光谱与多光谱融合方法一、引言高光谱图像（Hyperspectral Images，HSI）与多光谱图像（Multispectral Images，MSI）已经成为遥感领域的重要工具。
高光谱图像能够提供丰富的光谱信息，而多光谱图像则更注重空间分辨率。
将这两种图像融合，可以同时利用它们的光谱和空间信息，提高遥感的精度和效率。
本文将详细介绍高光谱与多光谱融合的方法，包括数据预处理、特征提取、特征选择、分类器设计、融合方法选择、模型优化与评估以及决策支持与应用等方面。
二、数据预处理数据预处理是高光谱与多光谱融合的第一步，包括图像的校正、定标、去噪等操作。
这些操作能够提高图像的质量，为后续的特征提取和分类器设计提供更好的基础。
三、特征提取特征提取是从原始数据中提取有用信息的步骤。
对于高光谱图像，特征可以包括光谱特征、空间特征等。
而对于多光谱图像，特征则可以包括色彩特征、纹理特征等。
这些特征可以为分类器提供更好的输入，提高分类精度。
四、特征选择特征选择是在特征提取后的重要步骤，其目的是选择出最相关的特征，降低数据的维度，同时保持数据的结构。
常用的特征选择方法包括过滤式、包裹式和嵌入式等。
这些方法可以根据数据的特性和应用的需求进行选择。
五、分类器设计分类器设计是利用提取的特征进行分类的步骤。
常用的分类器包括支持向量机（SVM）、决策树（DT）、随机森林（RF）等。
这些分类器可以根据数据的特性和应用的需求进行选择和优化。
六、融合方法选择在将高光谱图像和多光谱图像融合时，需要选择合适的融合方法。
常用的融合方法包括基于像素的融合、基于区域的融合和基于决策层的融合等。
选择合适的融合方法需要考虑数据的特性和应用的需求。
此外，还需要考虑融合后的图像质量和精度等因素。
七、模型优化与评估在完成融合后，需要对模型进行优化和评估。
常用的优化方法包括交叉验证、网格搜索等。
评估指标则可以根据应用的需求进行选择，包括精度、召回率、F1分数等。
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高光谱遥感是指利用很多很窄的电磁波波段从感兴趣的物体中获取有关数据，高光谱遥感技术作为20世纪80年代兴起的对地观测技术，始于成像光谱仪的研究计划。
目前，我国研制的224波段的推扫高光谱成像仪（PHI）与128波段的实用型模块化机载成像光谱仪（OMIS）已经进行了多次成功的航空遥感实验。
另外，中国科学院上海技术物理研究所研制的中分辨率成像光谱仪于2002年随“神州”三号飞船发射升空，这是继美国1999年发射的EOS平台之后第二次将中分辨率成像光谱仪发送上太空，从而使中国成为世界上第二个拥有航天成像光谱仪的国家。
高光谱遥感图像和常见的二维图像不同之处在于，它在二维图像信息的基础上添加光谱维，进而形成三维的坐标空间。
如果把成像光谱图像的每个波段数据都看成是一个层面，将成像光谱数据整体表达到该坐标空间，就会形成一个拥有多个层面、按波段顺序叠合构成的三维数据立方体。
高光谱遥感具有不同于传统遥感的新特点：
（1）波段多——可以为每个像元提供几十、数百甚至上千个波段
（2）光谱范围窄——波段范围一般小于10nm
（3）波段连续——有些传感器可以再350~2500nm的太阳光谱范围内提供几乎连续的地物光谱
（4）数据量大——随着波段数的增加，数据量呈指数增加
（5）相邻谱带间相关——由于相邻谱带间高度相关，冗余信息也相对增加，这一特点也为其降维处理（包括波段选择、特征提取等）和谱间压缩提供可能
（6）随着维数的增加，超立方体的体积集中于角端，超球体和椭球体的体积集中在外壳，该特点进一步为高光谱图像的降维和压缩处理提供了理论依据。
根据高光谱图像的特点及其相关技术处理的需要，高光谱数据与其所携带的信息一般采用如下的三种空间表达方式：图像空间、光谱空间和特征空间。
1、图像空间（有空间几何位置关系）
2、光谱空间，光谱信息
3、特征空间（在光谱空间进行取样，将得到的n个数据用一个n维向量来表示，它是表示光谱响应的另一种方式。
N维向量包含了对应像素的全部光谱信息。
在三种表示方法中，特征空间表示法适合于模式识别中的应用。
）
高光谱遥感技术将确定物质或地物性质的光谱与揭示其空间和几何关系的图像结合在一起。
支持向量机是1992~1995年由Vapnik等人在统计学习理论的基础上提出来的一种新的模式识别方法。
SVM在解决小样本、非线性及高维模式识别问题中表现出许多特有的优势。
目前SVM已经被广泛应用于解决高维数据的监督分类中。
支持向量机的核心思想是以构造风险最小化思想为归纳原则，通过非线性映射把样本投影到高维特征空间，在高维空间中构造VC维尽可能低的最优分类面，使分类风险上界最小化，从而使分类器对未知样本具有最优的推广能力。
我国尚未解决的SVM问题：目前支持向量机应用中，判别阈值都是以理论值0作为阈值，这在线性支持向量机情况下不会产生偏差，但是在非线性情况下，由于核函数的引进，SVM 的分类判别阈值会发生偏移而不再保持为0.这样仍然采用0作为阈值，势必会影响分类效
果，另外，在数据规模巨大的情况下，SVM求解规模巨大，造成训练时间过长，限制了SVM 的使用。
而大规模数据是经常会遇到的情况，针对大规模数据下，SVM的应用问题，现有文献大多集中在简化二次规划求解上，入选块算法、分解算法和序列最小优化算法等。
这些算法的共同点是：将大规模的原问题分解为若干小规模的子问题，按照某种迭代策略，对子问题反复迭代求解，从而构造出原问题的近似解，并使该解逐渐收敛到原问题的最优解。
SVM的理论最初来自于对数据二值分类问题的处理，对于数据分类问题，一般的，考虑L 空间上的分类问题，对于给定的含有n个样本的训练集
分类问题就是根据输入模式向量及其对应的属性标号，寻找X=R L空间上的一个函数g（x）以便构造决策函数，然后推测出任一测试样本x对应的属性y。
SVM作为统计学理论中最实用的部分。
是一种广义的线性分类器。
其分类原理可概括为：寻找一个分类超平面，使得训练样本中的两类样本点能被分开，并且距离该平面尽可能的远，而对线性不可分的问题，通过核函数将低维输入空间的数据映射到高维空间，从而将原低维空间的线性不可分问题转化为高维空间上的线性可分问题。