基于I-BGLAM纹理和光谱融合的高光谱显微成像木材树种分类

摘要

为了提高木材树种分类的正确率,提出了一种基于I-BGLAM纹理特征和光谱特征融合的高光谱图像的木材树种分类方法.实验数据是利用SOC710VP高光谱成像仪获取的可见光/近红外(372.53～1038.57 nm)范围内的高光谱图像.首先,利用基于OIF的特征波段选择方法降低高光谱图像的维数,选择出含有信息量大的波段.其次,对选择出的波段图像使用NSCT及NSCT逆变换得到融合图像,对得到的融合图像使用I-BGLAM提取其纹理特征.与此同时,对高光谱图像的全波段求取平均光谱并进行S-G(Savitz-ky-Golay)平滑得到光谱特征.最后,将得到的纹理特征和光谱特征融合后送进极限学习机(ELM)中进行分类.此外,还和基于灰度共生矩阵(GLCM)的木材识别的传统方法以及近几年木材树种识别领域内被提出的主流方法进行了比较.该研究主要创新点有两个:一是将强纹理提取器I-BGLAM用于高光谱图像中提取其纹理特征;二是提出一种新的特征融合的模型用于高光谱图像的分类.针对8个树种的实验结果表明,单独使用I-BGLAM提取的纹理特征来进行分类的正确率最高可到达88.54％,而使用GLCM提取纹理特征的传统方法正确率最高只有76.04％,该结果可以得出本文使用I-BGLAM在纹理特征提取方面要优于GLCM,这为后面建立的融合模型打下很好的基础,单独使用平均光谱特征来分类的正确率最高可以达到92.71％,使用所提出的特征融合方法所得到的分类正确率最高可达到100％,这说明使用所提出的融合模型来分类要比以前单独使用某一种特征的分类模型要好.此外,使用所提出的方法得到的分类正确率要高于本领域内其他两种主流的识别方法.因此,所提出的基于I-BGLAM纹理特征和光谱特征融合的方法能够提高木材树种分类的正确率,该方法在木材树种分类方面有着一定的利用价值.