系统工程与电子技术 ›› 2025, Vol. 47 ›› Issue (2): 369-375.doi: 10.12305/j.issn.1001-506X.2025.02.04

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基于高光谱跨场景迁移学习的集成对齐子空间自适应算法

宋怡佳1, 王海燕2, 冯伟1,*, 全英汇1   

  1. 1. 西安电子科技大学电子工程学院, 陕西 西安 710071
    2. 陕西省林业科学院, 陕西 西安 710016
  • 收稿日期:2024-01-04 出版日期:2025-02-25 发布日期:2025-03-18
  • 通讯作者: 冯伟
  • 作者简介:宋怡佳 (1997—), 女, 硕士研究生, 主要研究方向为迁移学习、遥感大数据、跨场景分类、嵌入式人工智能
    王海燕 (1973—), 女, 高级工程师, 本科, 主要研究方向为经济林培育与利用、林业综合监测、林业碳汇监测
    冯伟 (1985—), 女, 副教授, 博士, 主要研究方向为遥感大数据多阶协同信息挖掘、多源数据深度集成感知与智能干扰识别、机器学习机理与方法、天地空一体化遥感智能应用
    全英汇 (1981—), 男, 教授, 博士, 主要研究方向为智能感知、敏捷雷达
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(62201438);国家自然科学基金(12005169);国家自然科学基金(62331019);陕西省自然科学基础研究计划(2021JC-23);陕西省林业科技创新重点项目(SXLK2022-02-8);陕西省社会科学界联合会项目(2022HZ1759);宁夏自然科学基金优秀青年项目(2024AAC05057)

An aligned subspace adaptive ensemble algorithm based on hyperspectral cross-scene transfer learning

Yijia SONG1, Haiyan WANG2, Wei FENG1,*, Yinghui QUAN1   

  1. 1. School of Electronic Engineering, Xidian University, Xi'an 710071, China
    2. Shaanxi Academy of Forest, Xi'an 710016, China
  • Received:2024-01-04 Online:2025-02-25 Published:2025-03-18
  • Contact: Wei FENG

摘要:

针对跨场景分类问题, 结合集成学习和域自适应思想, 提出一种对齐子空间自适应集成学习(aligned subspace adaptive ensemble learning, ASAEL)算法。首先, 对原始数据进行多次随机抽样以解决样本不平衡问题。然后, 将源域和目标域进行几何配准和统计配准, 以构建一个公共的子空间。最后, 对目标场景中的数据进行分类, 在保留有效信息的前提下, 通过计算多次分类结果, 得出最终的分类标签。所提ASAEL算法可以解决迁移过程中产生投影的不确定性和随机性。在两个数据集上的实验结果表明: 与传统的机器学习和域自适应方法相比, 所提算法的准确性显著提高。

关键词: 跨场景分类, 域自适应, 集成学习, 高光谱, 迁移学习

Abstract:

To solve the cross-scene classification problem, an aligned subspace adaptive ensemble learning algorithm combining ensemble learning and domain adaptive is proposed. Firstly, multiple random sampling is performed on the original data to solve the sample imbalance problem. Then, the source and target domains are geometrically and statistically aligned to construct a common subspace. Finally, the target scene data are classified, and the final classification labels are derived by calculating the classification results of multiple times while preserving the valid information. The proposed aligned subspace adaptive ensemble learning algorithm can solve the uncertainty and randomness of projection during the transfer process. Experimental results carried out on two datasets show that the proposed algorithm has a significant improvement in accuracy compared to traditional machine learning and domain adaptive methods.

Key words: cross-scene classification, domain adaptive, ensemble learning, hyperspectral, transfer learning

中图分类号: