联合空间位置信息的陆基高光谱图像目标检测算法
赵佳乐1, 王广龙1, 周冰1,*, 应家驹1, 刘杰1, 林超2, 陈琪1, 赵润泽3
1.陆军工程大学石家庄校区, 河北 石家庄 050000
2.海军航空大学, 山东 烟台 264000
3.陆军装备部驻北京地区军事代表局驻石家庄地区第三军事代表室, 河北 石家庄 050000
*通讯作者 e-mail: zhbgxgc@163.com

作者简介: 赵佳乐, 1999年生,陆军工程大学石家庄校区博士研究生 e-mail: zhaojiale990510@163.com

摘要

受空间分辨率与探测器水平的限制, 传统的高光谱图像目标检测算法更侧重于基于光谱分析的定量化处理。 近年来, 随着地面与近地面成像平台以及光谱成像技术的发展, 陆基高光谱图像实现了高空间分辨率与高光谱分辨率的统一。 相比于高光谱遥感图像, 陆基高光谱图像的空间分辨率更高, 其目标具有细节丰富、 尺度较大的特点, 在目标检测任务中能够同时利用目标的几何形状信息与精细光谱信息。 约束能量最小化(CEM)是一种经典的高光谱图像目标检测算法, 这种算法很适合特定的成分占图像总方差比例很小的情况, 能突出某种待测目标信息, 压制背景信息, 从而达到从图像中分离出待测目标的效果。 然而, CEM对目标的尺度比较敏感, 随着目标像元数目的增加, 该算法的探测效果显著下降。 导致这一问题产生的原因在于CEM是基于统计背景时不包括目标光谱信息这一假设的, 但实际情况中难以预先剔除目标光谱信息, 而是直接统计全域图像的每个像元的光谱来近似代替背景光谱。 为了解决CEM在较大目标的检测任务中效果不佳的问题, 改进该算法在陆基高光谱图像中的目标检测能力, 提出了一种基于空间检测指导的CEM方法(SIG-CEM)。 该方法首先将获取到的待测高光谱图像进行主成分分析, 将第一主成分图像送入空间目标检测模型, 利用检测结果得到的坐标信息对目标进行框定。 而后在求取CEM中的自相关矩阵时去除框定区域内包含目标的像元, 从而有效减少了对目标的抑制。 分别利用公开的遥感高光谱图像与实测的陆基高光谱图像进行实验, 实验结果表明: SIG-CEM算法能够避免传统CEM算法中目标信号作为背景信号参与运算而对探测结果的影响。 在公开数据集的实验中, 相比于其他传统的目标检测算法, SIG-CEM算法的AUC值达到了0.973 7, 有效提升了目标检测的精度; 在实测陆基高光谱图像数据的实验中, SIG-CEM比CEM的AUC值平均提升了0.055。 同时, 实验在一定程度上验证了SIG-CEM算法针对不同类型的高光谱图像具有较强的鲁棒性与适用性。 该研究提出了一种专门针对陆基高光谱图像的目标检测方法, 推进了今后陆基高光谱图像在目标定位与识别方面的发展与应用。

关键词: 高光谱成像; 目标检测; CEM; 空谱联合
中图分类号:TP751.1 文献标志码:A
Target Detection Algorithm for Land-Based Hyperspectral Images Associated With Geospatial Data
ZHAO Jia-le1, WANG Guang-long1, ZHOU Bing1,*, YING Jia-ju1, LIU Jie1, LIN Chao2, CHEN Qi1, ZHAO Run-ze3
1. Shijiazhuang Campus of Army Engineering University, Shijiazhuang 050000, China
2. Naval Aviation University, Yantai 264000, China
3. The Third Military Representative Office of the Military Representative Bureau of the Army Equipment Department, Shijiazhuang 050000, China
*Corresponding author
Abstract

Restricted by spatial resolution and detector level, traditional hyperspectral image target detection algorithms focus more on quantitative processing based on spectral analysis. In recent years, with the development of ground and near-ground imaging platforms and spectral imaging technology, land-based hyperspectral images have realized the unification of high spatial and spectral resolutions. Compared with hyperspectral remote sensing images, land-based hyperspectral images have a higher spatial resolution, and their targets are characterized by rich details and large scales so that the geometric shape information and fine spectral information of the targets can be utilized in the target detection task at the same time. Constrained energy minimization (CEM) is a classical target detection algorithm for hyperspectral images, which is suitable for the case that specific components account for a small proportion of the total variance of the image, highlighting certain target information to be detected and suppressing the background information, to achieve the effect of separating the target to be detected from the image. However, CEM is sensitive to the target’s scale, and the algorithm’s detection effect decreases significantly as the number of target pixels increases. This problem is because CEM is based on the assumption that the target spectral information is excluded from the statistical background. Still, it is difficult to exclude the target spectral information in advance. Instead, it directly counts the spectra of each pixel of the full-domain image to approximate instead of the background spectra. To solve the problem that CEM is ineffective in the detection task of larger targets and to improve the algorithm’s target detection capability in land-based hyperspectral images, this paper proposes a CEM method based on spatial inspection guidance (Space inspection guidance CEM, SIG-CEM). The method first analyzes the acquired hyperspectral images to be measured by principal component analysis, feeds the first principal component image into the spatial target detection model, and frames the target using the coordinate information obtained from the detection results. Then, the image elements containing the target in the framed region are removed when the autocorrelation matrix in the CEM is obtained, thus effectively reducing the suppression of the target. The experiments using publicly available remotely sensed hyperspectral images and measured land-based hyperspectral images show that the SIG-CEM algorithm can avoid the influence of the traditional CEM algorithm in which the target signal participates in the operation as a background signal on the detection results. In the experiments on the public dataset, compared with other traditional target detection algorithms, the AUC value of the SIG-CEM algorithm reaches 0.973 7, which effectively improves the accuracy of target detection; in the experiments on the measured land-based hyperspectral image data, the AUC value of the SIG-CEM is improved by an average of 0.055 compared with that of the CEM. At the same time, the experiments, to a certain extent, verify that the SIG-CEM algorithm has strong robustness and applicability for different types of hyperspectral images. This study proposes a target detection method specifically for land-based hyperspectral images, which promotes the development and application of land-based hyperspectral images in target localization and identification in the future.

Keyword: Hyperspectral imaging; Target detection; CEM; Spatial-spectral combined
引言

高光谱成像技术是一种将成像与光谱探测相结合的多维信息获取技术, 能够在获取目标空间图像信息的同时得到其精细的光谱信息[1]。 成像光谱仪将视场中地物目标的连续窄波段光谱反射率信息记录下来, 通过分析每个像素中物体的光谱特性, 完成对目标的分类、 检测等任务[2, 3]。 与全色图像、 多光谱图像相比, 高光谱图像的优势在于其突破了二维空间的限制, 具有纳米级的光谱分辨率, 能够精确获取地物的诊断性光谱特征, 因此广泛应用于农业[4]、 医学[5]、 军事[6]等诸多领域。 陆基高光谱图像是指利用地面或近地面成像光谱设备获取的高光谱图像。 由于成像环境复杂、 气候状况多变、 光源与探测器的相对位置随机等因素的影响, 陆基成像条件下的高光谱图像具有与高光谱遥感图像完全不同的性质。 从成像平台来看, 高光谱遥感成像设备主要搭载于航天飞机或卫星, 成像时所覆盖面积较大; 而陆基高光谱成像仪应用于地面稳定系统或者近地面无人机载平台, 成像视场相对有限。 从成像条件来看, 高光谱遥感成像主要采取垂直拍摄的方式, 拍摄时间相对固定; 而陆基高光谱成像的方向与时间均具有很大的灵活性。 此外, 高光谱遥感成像需要考虑复杂的大气影响, 数据回传也较为困难; 而陆基高光谱成像时探测器与目标的距离较近, 可以忽略探测时光在空气中传输的影响, 所得图像数据也更加便于存储与处理。 陆基高光谱图像最突出的特点在于其实现了高空间分辨率与高光谱分辨率的统一, 目标所占据的像元数量较多, 能够充分利用单波段空间图像中目标的形状信息。 理想的高光谱图像目标检测的情况是: 成像光谱仪获取的图像相对于目标而言具有足够的空间分辨率与光谱分辨率, 可以综合利用空间的形态结构以及先验光谱数据匹配, 共同完成对目标材质的识别。 然而, 传统的遥感高光谱成像设备所能达到的空间分辨率与光谱分辨率相互制约, 只能够通过牺牲空间分辨率的方式来提高光谱分辨率。 随着成像水平与成像载体平台的发展, 陆基高光谱成像设备小型化、 智能化水平越来越高, 在国内外的应用也十分广泛, 研究更适合于陆基高光谱图像的目标检测算法十分重要[7, 8]

目前常见的高光谱图像目标探测算法主要面向遥感高光谱图像, 经过近几十年的发展, 已经出现多种经典的目标探测算法。 对于已知目标光谱和背景光谱的情况, 进行目标探测的基本思想就是突出目标、 抑制背景; 有正交子空间投影(orthogonal subspace projection, OSP)、 特征子空间投影(signature subspace projection, SSP)、 广义化似然比探测(generalized likelihood ratio test, GLRT)算法等。 在仅知道目标地物的光谱而未知背景的情况下, 可以进行简单匹配, 如最小距离法、 光谱角度填图、 交叉相关光谱匹配等; 也可利用样本相关矩阵的性质进行目标探测。 在未知目标、 未知背景的情况下, 异常目标探测的经典算法都是基于概率统计模型的, 主要有异常探测(reed-x detector, RXD)算法等。 其中约束能量最小化(constrained energy minimization, CEM)算法是一种根据Fisher线性判别准则的目标检测算法, 这种方法适用于目标光谱已知而背景光谱未知的情况。 为了改进CEM算法针对不同尺度目标的检测效果, 研究者先后提出了自适应匹配滤波算法(adaptive matched filter, AMF)与自适应余弦一致性评估器(adaptive coherence/cosine estimator, ACE), 这两种算法既用到了概率统计模型, 又用到了子空间投影模型, 有效提升了CEM算法的鲁棒性。 为了解决不同领域中高光谱图像目标检测存在的问题, 王青等提出了一种基于光谱角匹配和加权自相关约束能量最小化算法的水面目标探测方法, 通过预先检测并去除舰船目标的方法提升了整体目标检测性能[9]; 何元磊等提出了种改进的高光谱遥感影像ACE目标检测算法, 明显改善了检测一定像元数目大目标的能力[10]。 可以发现, 这些改进的目标检测算法仍然是从光谱空间入手, 通过光谱信息预处理的方式改进目标检测效果, 仍然没有充分利用空间信息。

针对陆基高光谱图像的特点以及当前目标检测算法的现状, 提出了一种基于空间信息指导以改进CEM算法的框架。 CEM算法利用全图信息来估计背景信息, 忽略了目标对背景的影响, 一定程度上抑制了目标检测的能力。 而空间检测指导的CEM方法(space inspection guidance CEM, SIG-CEM)算法充分利用了陆基高光谱图像空间分辨率高的优势, 将高光谱图像预处理的方式从传统的光谱维改变到了二维几何空间。 SIG-CEM算法通过空间定位的方式消除了求取自相关矩阵时的目标成分, 有效降低了对待测目标输出的抑制。 在此, 首先介绍了CEM算法的原理以及空间目标检测方法, 而后阐述了SIG-CEM算法的整体结构, 分析了该算法的优势与局限性。 利用野外成像光谱仪进行实验, 研究对象为不同分布的飞机模型, 并与常用的几种目标检测算法作对比。 实验验证了SIG-CEM算法在陆基成像条件下高光谱图像目标检测中的有效性。 同时, 通过对高光谱遥感图像的处理, 从侧面体现了SIG-CEM算法针对不同类型高光谱图像均具有良好的适用性。

1 原理与方法
1.1 CEM算法

CEM算法是一种在已知目标光谱而对背景光谱一无所知的情况下完成目标检测任务的监督类算法[11]。 该算法的主要思想是设计一个线性滤波器, 图像经过该滤波器即可得到检测结果。 滤波器的作用是抑制并滤除图像中的背景, 筛选出感兴趣的目标。 CEM算法的原理如图1所示。 假设高光谱数据为X(L×N), 该数据波段数为L, 总像元个数为N, 目标光谱向量为d。 CEM的目的是设计一个线性滤波向量w=[w1, w2, …, wL]T, 使图像经过滤波算法后平均输出的能量最小。 式(1)即为w所需满足的条件。

minw(wTRw)dTw=1(1)

图1 CEM原理流程图Fig.1 CEM principle flow chart

通过求解条件极值问题, 得到满足条件的这个滤波向量wCEM如式(2)所示。

wCEM=R-1ddTR-1d(2)

式(2)中, R为样本集合的自相关矩阵, 将这个线性滤波向量作用于待测高光谱图像中每个像元, 可以得到目标向量在图像中的分布情况, 实现对目标的检测, 用y表示滤波后的结果, 如式(3)所示。

y=wCEMTX=R-1ddTR-1dTX=XTR-1ddTR-1d(3)

1.2 SIG-CEM算法

需要注意的是, CEM目标检测算法主要是通过限制背景像元输出能量以保证目标光谱输出最大化来实现的。 然而, 在进行背景能量的计算时, CEM算法采用全部像元的输出能量值代替了单纯背景像元的能量输出, 使得该算法在抑制背景能量的同时一定程度上也抑制了目标, 这也是CEM算法更适用于小目标检测的原因。 随着空间目标检测技术以及陆基高光谱成像技术的发展, 利用高光谱图像的空间特征足以完成特定目标的定位与识别任务, 这为传统的单纯依赖光谱信息进行目标检测提供了新的思路。 SIG-CEM算法能够通过预先确定目标区域的方式从整体样本能量中去除目标像元的平均能量。 该算法首先将得到的高光谱图像进行主成分分析(principal component analysis, PCA), 提取图像的第一主成分, 而后将得到的第一主成分图像送入到训练好的图像目标检测模型中。 基于深度学习的目标检测算法能够标定待测目标的位置坐标, 进而可以统计出目标所在矩形框的像元光谱。 在进行自相关矩阵的计算时去除目标区域的像元, 最后再利用CEM算法进行检测。 具体步骤如图2所示。

图2 SIG-CEM算法整体流程Fig.2 Overall process of SIG-CEM algorithm

所提出的SIG-CEM算法是一种联合空间位置信息以改进CEM算法的陆基高光谱图像目标检测算法, 其应用范围主要针对能够判别目标形态的陆基成像条件下获取的高光谱图像。 对于外形特征明显的目标优先选择智能化程度高的空间目标检测算法。 然而, 对于外形特征不明显的目标只能根据其他先验信息人工确定目标的待测区域, 降低了该方法的应用价值。 因此, SIG-CEM算法更适用于检测具有特定形态的目标。

2 实验部分

为了验证所提方法的有效性, 主要设计了两部分实验。 一部分是针对包括飞机目标的高光谱遥感图像的实验, 另一部分是针对包括飞机模型的陆基高光谱图像的实验。 预先利用空间目标检测图像数据训练SIG-CEM算法所需的空间位置检测模型。 然后, 将目标检测的结果与经典的目标检测算法作对比, 分析验证SIG-CEM算法的鲁棒性。

2.1 数据

所需的实验数据主要有两个方面, 一方面是构建空间目标检测模型时所需的样本数据, 另一方面即为验证所提方法所需的高光谱原始数据及其标注。

2.1.1 空间目标检测图像数据

为了顺利完成陆基高光谱图像的目标检测任务, 建立了目标为飞机的空间图像数据集。 考虑到成像光谱仪的实时性较差、 获取图像的成本较高, 采用了一种基于迁移学习的图像构建与扩充的方式, 使高光谱图像目标检测不再仅仅依靠少量的高光谱数据。 该方法主要通过融合目标多类光学图像的方式实现对样本数据的扩充, 以获得更好的检测效果。 所建立的空间目标检测样本数据集如图3所示。

图3 空间目标检测样本数据集Fig.3 Sample dataset for spatial target detection

建立高光谱图像空间数据集是基于空间信息完成目标检测任务的基础与前提。 该数据集主要包括1 200张图片: 一是利用可见光成像光谱仪成像光谱仪获取的20组高光谱图像, 在每组高光谱图像中选取10张相对清晰地单波段图像, 共200张高光谱单波段灰度图像; 二是利用相机拍摄获取得到1 000张包含目标的近地面光学图像。 利用标注过的图像数据训练YOLOV5目标检测模型, 部分检测结果如图4所示。

图4 空间目标检测结果Fig.4 Spatial target detection results

2.1.2 高光谱图像数据

为了验证SIG-CEM的检测效果, 分别利用公开数据集与实际拍摄数据集开展实验。 所用的公开数据集是2011年11月9日拍摄于洛杉矶的高光谱数据, 该数据由机载可见/红外成像光谱仪AVIRIS 采集得到。 AVIRIS 成像仪是一种典型的摆扫型成像仪, 拍摄得到的去除噪声波段的高光谱图像包含205个波段, 波长范围为0.4~2.5 μm, 光谱分辨率为10 nm, 空间分辨率为7.1 m。 该数据集的伪彩色图像及其标注如图5所示。

图5 公开高光谱图像数据集Fig.5 Public hyperspectral image dataset

传统的高光谱成像技术主要应用于遥感领域, 所获取的高光谱图像的空间分辨率较低, 目标形状特征不够明显。 然而, 陆基高光谱图像与高光谱遥感图像在成像条件、 各项指标参数、 空间特性、 光谱特性以及分析处理方法上都具有不同程度的差异。 陆基高光谱图像具有空间分辨率高、 几何特征显著、 目标形状轮廓突出等特点, 这有效提高了综合利用空间-光谱信息完成目标检测任务的效率。 实测高光谱图像利用基于声光可调谐滤波器(acousto-optic tunable filer, AOTF)的HIS-300成像光谱仪拍摄获得。 设置波段间隔为4 nm, 可以在光谱范围为449~801 nm之间得到89个波段的图像, 每一幅图像都记录了不同波长下地物的辐射亮度值。 实验拍摄于河北省石家庄市某地, 拍摄对象为60∶1的飞机模型, 拍摄时间为2022年10月19日, 并依据目标分布进行了像素级标注, 如图6所示。

图6 两组实测高光谱图像数据集Fig.6 Two sets of measured hyperspectral image data sets

在图6中, 左侧为伪彩色图像, 右侧为相应的标注。 可以看出, 两组实测高光谱图像在成像方向条件、 目标尺度、 场景复杂度等方面具有一定差异, 这能够进一步验证SIG-CEM算法针对不同背景的陆基高光谱图像目标检测的鲁棒性。

3 结果与讨论

为了突出SIG-CEM算法的优势, 选择CEM、 OSP、 SMF、 ASM、 ACE、 S-ACE、 GLRT作为对比算法。 选择ROC (receiver operating characteristic)与AUC (area under the curve)作为目标检测结果的评估指标。 ROC曲线指的是不同门限值下虚警概率与探测概率所构成的曲线, 曲线越直说明探测效果越差, 曲线越向左上弯曲说明探测效果越好。 ROC曲线下的面积被称为AUC, AUC可以量化为算法准确度的评价指标, 其数值介于0~1之间, AUC值越大表明检测算法的准确性越高。

3.1 公开高光谱数据检测

首先对高光谱图像进行主成分分析, 主成分分析的结果如图7所示。 经过降维处理得到的第一主成分包含图像95.67%的信息量, 更加便于分析其空间结构。 由于公开数据集图像的空间分辨率较低, 目标形状特征不够明显, 因此, 该部分实验采取人工选择目标区域的方式进行验证。 选择不同的目标检测算法对目标进行探测, 检测结果如图8所示。

图7 公开数据集的主成分分析结果以及目标定位Fig.7 Principal component analysis results and target positioning of public dataset

图8 针对公开数据集的不同算法的检测结果Fig.8 Detection results of different algorithms for public dataset

从图7和图8中可以看出, 各类目标检测算法对于目标物体的检测均具有一定效果, 为了量化比较不同算法的检测能力, 图9绘制了不同算法的ROC曲线, 不同算法的AUC值如表1所示。

图9 针对公开数据集的不同算法的ROC曲线Fig.9 ROC curves of different algorithms for public dataset

表1 公开数据集下不同算法的AUC数值 Table 1 AUC values of different algorithms in public dataset

包含飞机目标的公开数据集属于高光谱遥感图像, 目标尺度相对较小, 目标像元光谱差异不太明显。 通过上述实验可以发现, 在经典的目标检测算法中, OSP算法具有较好的效果, 其AUC值达到了0.920 9。 这是由于在小目标检测任务中, OSP算法具有良好的消除背景光谱与噪声影响而后最大化目标信号的能力。 相比而言, CEM算法的AUC值为0.846 5, 而SIG-CEM算法的AUC值为0.973 7, SIG-CEM算法检测效果远远超出经典的目标检测算法, 这说明SIG-CEM算法能够通过去除CEM自相关矩阵中目标信息的方式达到抑制背景、 突出目标的效果。

3.2 实测高光谱数据检测

实测高光谱数据主要分为两组, 这两组陆基高光谱数据在成像方向、 目标分布、 成像环境复杂度等方面有所不同, 这能够使实验更具有说服力。 图10为两组高光谱数据主成分分析以及空间目标检测的结果。 第一组高光谱图像数据经过降维处理得到的第一主成分包含原图像95.10%的信息量, 第二组数据得到的第一主成分包含原图像96.44%的信息量。 将第一主成分图像送入空间目标检测模型中, 即可得到目标的坐标位置信息。 选择不同的目标检测算法分别对两组实测高光谱数据中的目标进行探测, 检测结果分别如图11、 图12所示。

图10 两组实测数据集的主成分分析结果及目标定位Fig.10 Principal component analysis results and target locations of two groups of measured data sets

图11 针对第一组实测数据集的不同算法的检测结果Fig.11 Detection results of different algorithms for the first group of measured data set

图12 针对第二组实测数据集的不同算法的检测结果Fig.12 Detection results of different algorithms for the second group of measured data set

整体而言, 第二组数据中的目标检测效果略好于第一组数据, 然而, 第二组数据中目标阴影部分比较突出, 受目标阴影的影响, 导致部分算法的误检率较高。 图13与图14绘制了不同算法的ROC曲线, 表2表3列出了不同算法的AUC值。

图13 针对第一组实测数据集的不同算法的ROC曲线Fig.13 ROC curves of different algorithms for the first set of measured data set

图14 针对第二组实测数据集的不同算法的ROC曲线Fig.14 ROC curves of different algorithms for the second set of measured data set

表2 第一组实测数据集下不同算法的AUC数值 Table 2 AUC values of different algorithms in the first set of measured data
表3 第二组实测数据集下不同算法的AUC数值 Table 3 AUC values of different algorithms in the second set of measured data

通过分析上述两组陆基高光谱图像中飞机目标的检测结果可知: 从不同的高光谱数据来看, 针对第一组数据的目标检测结果整体低于第二组数据, 这是由于第一组数据的环境特征较为复杂, 与目标光谱相近的“混淆像元”较多。 从不同算法的检测效果来看, 两组高光谱数据中SIG-CEM的检测效果最佳, 两组实验中的AUC值分别达到了0.876 5与0.920 4, OSP算法的检测效果最差, 基本没有检测出目标的能力, 其他检测算法具有一定稳定性, 但检测效果一般。 该结果有效验证了SIG-CEM在陆基高光谱图像中的目标检测能力。

上述实验分别验证了SIG-CEM算法在高光谱遥感图像与陆基高光谱图像中的检测效果, 通过对实验结果的分析, 主要有以下结论: (1)不同种类算法对高光谱遥感图像的目标检测效果整体优于陆基高光谱图像。 相比于高光谱遥感图像, 陆基高光谱图像能够获取目标更加精细的空间结构信息, 但是, 受成像环境与成像条件的影响, 陆基高光谱图像进一步加大了目标像元之间的差异, “同物异谱、 同谱异物”现象更加显著, 这给陆基高光谱图像目标检测与识别带来了更大的困难与挑战。 (2)传统的高光谱图像目标检测算法并非完全适用于陆基成像条件下获取的高光谱图像。 除了各种载体平台下获取的高光谱图像本身的差异影响之外, 高光谱图像目标检测算法的检测效果很大程度取决于算法本身。 例如: 经典的OSP算法虽然在高光谱遥感图像的目标检测中具有较好的效果, 但是从表2表3中OSP算法目标检测的AUC来看, OSP算法并不适用于陆基高光谱图像。 (3)针对不同类型的高光谱图像, SIG-CEM算法的检测效果与稳定性较强。 相比于其他目标检测算法, SIG-CEM对于不同尺度、 不同环境类型、 不同成像条件的目标都具有较好的检测效果, 该算法的鲁棒性较强。

4 结论

CEM算法求取的自相关矩阵中包含了目标与背景信息, 导致在抑制背景的同时限制了目标的输出。 为了解决这一问题, 提出了一种基于空间位置信息指导下的CEM算法SIG-CEM, 并通过实验证明了该算法的有效性。 SIG-CEM的关键在于准确获取目标的空间位置信息, 在算法设计上去除抑制目标输出的部分以提升检测效果。 实验虽然证实了SIG-CEM目标检测算法针对不同类型高光谱图像具有较强的鲁棒性, 但仍有一些方面可以进一步研究: 一是数据降维方法在陆基高光谱目标检测任务中的作用, SIG-CEM算法在光谱检测的阶段仍然采用的是高光谱原始数据, 并没有对数据进行降维预处理, 这也是检测精度不够高的原因之一; 二是本文所提出的SIG-CEM算法通过空间目标检测模型完成目标定位, 但是对于形状特征不明显的目标具有一定的局限性, 因此, 如何通过各种先验信息快速准确地获取目标的位置信息十分关键。 综上所述, SIG-CEM算法将二维空间定位方法引入到高光谱目标检测算法, 在针对不同类型高光谱图像的目标检测任务中取得了良好的效果, 为今后陆基光谱图像目标检测算法研究提供了一种新思路。

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