多尺度特征融合的高光谱图像分类网络
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国家自然科学基金(42071428)


Hyperspectral Image Classification Network Based on Multi-scale Feature Fusion
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    摘要:

    高光谱图像每个像素波段的关联性强, 在进行识别的过程中容易出现同谱异物的问题, 并且像素波段的维度也较高, 传统的模型难以在光谱空间和二维空间之间建立有效的特征关联. 针对这些问题, 本文提出一种结合分层深度可分离卷积与图卷积和分组自注意力(group separable self-attention, GSA)机制多尺度特征融合(SSG-VIT)的高光谱图像分类模型. 首先利用分层深度可分离卷积这种分层次的结构用不同大小的卷积核多尺度的提取高光谱图像中的局部空间特征并利用GSA捕获全局空间特征关系, 同时并行引入图卷积模块针对高光谱图像的光谱特征进行结构化特征建模去除冗余信息增强光谱特征的表达能力, 最后采用自适应特征融合(adaptive feature fusion, AFF)机制进行融合. 模型在Indian pines、Salinas、Botswana这3个高光谱数据集上进行了多次实验, 结果显示本模型的总体精度(OA), 分别达到了99.32%、99.67%、99.69%.

    Abstract:

    The spectral correlation of each pixel in hyperspectral images is strong, making it prone to the “same spectrum, different objects” problem during the recognition process. In addition, the high dimensionality of spectral bands poses challenges for traditional models in effectively associating spectral and spatial features. To address these issues, an SSG-VIT model is proposed, integrating hierarchical depthwise separable convolution, graph convolution, and group separable self-attention (GSA) for multi-scale feature fusion. Specifically, hierarchical depthwise separable convolution is employed to extract local spatial features at multiple scales using different kernel sizes, while GSA captures global spatial relationships. A graph convolution module is incorporated to model the structured spectral features, eliminate redundant information, and enhance spectral feature representation. Finally, an adaptive feature fusion (AFF) mechanism integrates the spatial and spectral features. The proposed model is evaluated on three hyperspectral datasets: Indian pines, Salinas, and Botswana. The overall accuracies (OA) achieved are 99.32%, 99.67%, and 99.69%, respectively, across multiple experiments.

    参考文献
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    引证文献
引用本文

施伟,冯先伟.多尺度特征融合的高光谱图像分类网络.计算机系统应用,,():1-12

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  • 收稿日期:2024-11-28
  • 最后修改日期:2025-01-07
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  • 在线发布日期: 2025-04-25
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