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A Hybrid Spectral Attention-Enabled Multi-Scale Spatial-Spectral Learning Network for Hyperspectral Image Super Resolution

高光谱成像 图像分辨率 计算机科学 遥感 比例(比率) 人工智能 全光谱成像 分辨率(逻辑) 光谱分辨率 地质学 谱线 物理 地理 地图学 天文
作者
Wenjing Wang,Tingkui Mu,Qiuxia Li,Haoyang Li,Qiujie Yang
出处
期刊:IEEE Journal of Selected Topics in Applied Earth Observations and Remote Sensing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:: 1-18
标识
DOI:10.1109/jstars.2024.3407953
摘要

Hyperspectral image super resolution (HSI-SR) has become an essential step of data preprocessing for tasks such as classification and change detection in remote sensing. For HSI-SR tasks, the state-of-the-art methods lie in how to learn effective spatial and spectral characteristics. More deeply mining the shallow and deep spatial-spectral features is vital for the performance improvement of HSI-SR. Hereby, we provide an end-to-end multi-scale spatial-spectral network (M3SN) driven by a hybrid spectral attention mechanism for HSI-SR, aiming to fully dig shallow and deep spatial-spectral characteristics. Precisely, considering the importance of shallow spatial-spectral features at early stages, a multi-scale information block (MSIB) consisting of a 3D convolution, three parallel 2D convolutions with different scale sizes, and SE-Net is first designed to extract informative multi-scale shallow spatial-spectral features and recalibrate the channel weights of features. Then a dual-path multi-scale spatial-spectral feature block (DMFB) is set up to explore the deep spatial and spatial-spectral features. While one path using 2D convolutions extracts spatial features, the other path employing 3D-Res2Net as well as an updated hybrid spectral attention mechanism (HSAM) module mines multi-scale deep spatial-spectral features. Finally, we design a multi-scale fusion block (MSFB) based on the channel reduction-scaling operation to fuse the extracted hierarchical feature maps for the final reconstruction. It is demonstrated that M3SN outperforms existing methods by extensive experiments on four publicly available hyperspectral datasets.
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