基于原型分析理论的端元束提取及端元可变光谱解混研究

Mixed pixels are common in hyperspectral remote sensing image, which is a bottleneck problem for the application of hyperspectral remote sensing image. With the improvement of spatial resolution, spectral variability phenomenon become increasingly prominent, and hyperspectral unmixing faces important challenges. Archetypes analysis, which has broad application prospects in the field of hyperspectral unmixing, can be described as a problem of finding a few cases (archetypes) in a set of multivariate cases. This project will introduce archetypes analysis to hyperspectral unmixing field. In order to solve spectral variability problem in hyperspectral unmixing, a comprehensive research about endmember bundle extraction and multiple endmember spectral unmixing will be carried on. The research contents include following three aspects: 1) hierarchical weighted archetypal analysis-based endmember bundle extraction; 2) sparsity-constrained archetypal analysis for hyperspectral unmixing; 3) local spatial correlation-based unmixing considering endmember variability. Finally, this research could expand the applicable scope of hyperspectral unmixing, which has great value in many fields such as urban planning, environmental monitoring and so on.

混合像元普遍存在于高光谱遥感影像中，是制约高光谱图像解译的瓶颈问题。随着高光谱遥感影像空间分辨率的提高，光谱变化现象的日益突出，混合像元分解技术面临着重要挑战。原型分析作为一种用于估计数据集合凸包顶点主成分的方法，在混合像元分解领域具有广阔的应用前景。本项目拟将原型分析理论引入混合像元分解领域，通过端元束提取及端元可变丰度估计方法的研究，解决光谱变化问题，弥补当前混合像元分解技术应用的局限性。具体的研究内容包括：1）基于分层加权原型分析的端元束提取；2）稀疏约束的原型分析丰度估计；3）局部空间相关排序的端元可变丰度估计。本课题的研究成果有望扩大混合像元分解技术的适用范围，在城市规划、环境监测等领域具有重要的实际应用价值。

混合像元普遍存在于高光谱遥感影像中，是制约高光谱图像解译的瓶颈问题。随着高光谱遥感影像空间分辨率的提高，光谱变化现象的日益突出，混合像元分解技术面临着重要挑战。本项目完成的研究内容主要包括：（1）基于深层原型分析的支撑端元自动提取；（2）端元可变的丰度估计；（3）基于端元提取的目标探测；（4）混合像元分解技术在湿地保护中的应用。该项目主要是围绕混合像元分解问题，将原型分析理论引入混合像元分解领域，通过端元束提取及端元可变丰度估计方法的研究，解决光谱变化问题，弥补当前混合像元分解技术应用的局限性，提高算法的稳健性。目前，在本项目资助下发表SCI学术论文5篇，发表国际会议论文4篇，其中，1篇论文被高水平国际高光谱会议接收，获得2018WHISPERS最佳论文奖。.同时，为进一步推进本项目方法在生态环境保护中的应用，开展混合像元分解技术在黄河三角洲湿地保护中的应用。黄河三角洲湿地植被分布具有典型的"混生、稀疏”特性，本项目的研究成果可以为湿地植被的精细分类提供思路。目前该工作处于开始阶段，在后续基金的资助下，继续开展黄河口生态环境监测工作，为保护湿地生物多样性及生态环境监测提供决策支持。