A Multidepth and Multibranch Network for Hyperspectral Target Detection Based on Band Selection

高光谱成像 计算机科学 冗余(工程) 人工智能 模式识别(心理学) 特征提取 一般化 突出 光谱带 特征选择 遥感 数学 操作系统 地质学 数学分析
作者
Hongmin Gao,Yitong Zhang,Zhonghao Chen,Shufang Xu,Danfeng Hong,Bing Zhang
出处
期刊:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:61: 1-18 被引量:4
标识
DOI:10.1109/tgrs.2023.3258061
摘要

Deep learning (DL) has recently risen to prominence in hyperspectral target detection (HTD). Nevertheless, how to tackle the extreme training sample imbalance together with achieving target highlighting and background suppression is challenging. Additionally, due to the spectral redundancy of hyperspectral imagery (HSI), it is a new course for HTD through band selection (BS) to retain crucial bands thereupon improving the subsequent detection performance. Accordingly, we propose a DL-based BS-HTD (DLBSTD) algorithm, incorporating DL-based BS with DL-based HTD for the first time. Most significantly, a multi-depth and multi-branch network (MDBN) for HTD based on a novel BS method is proposed. First of all, the BS method including an alternating local-global reconstruction network (ALGRN) and a correlation measurement strategy provides representative bands containing key target information for MDBN. For the training sample imbalance of MDBN, we develop a BS-based method to select multifarious representative background training samples and propose a target band random substitution (TBRS) strategy to augment an ample target training set. Lastly, the MDBN composed of a multi-depth feature extraction (MDFE) module, three fusion strategies, and the parallel local convolution and gated recurrent unit (Conv-GRU) fully taps the spectral feature relationships to highlight targets and suppress backgrounds. Compared with nine competitive HTD algorithms, we carry out plentiful experiments on four classical datasets exhibiting that the proposed DLBSTD has strong generalization and salient detection performance of target highlighting and background suppression.
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