A Lightweight Transformer Network for Hyperspectral Image Classification

计算机科学 过度拟合 变压器 高光谱成像 卷积神经网络 特征提取 人工智能 计算 像素 内存占用 模式识别(心理学) 人工神经网络 算法 物理 量子力学 电压 操作系统
作者
Xuming Zhang,Yuanchao Su,Lianru Gao,Lorenzo Bruzzone,Xingfa Gu,Qingjiu Tian
出处
期刊:IEEE Transactions on Geoscience and Remote Sensing [Institute of Electrical and Electronics Engineers]
卷期号:61: 1-17 被引量:17
标识
DOI:10.1109/tgrs.2023.3297858
摘要

Transformer is a powerful tool for capturing long-range dependencies and has shown impressive performance in hyperspectral image (HSI) classification. However, such power comes with a heavy memory footprint and huge computation burden. In this paper, we propose two types of lightweight self-attention modules (a channel lightweight multi-head self-attention module and a position lightweight multi-head self-attention module) to reduce both memory and computation while associating each pixel or channel with global information. Moreover, we discover that transformers are ineffective in explicitly extracting local and multi-scale features due to the fixed input size and tend to overfit when dealing with a small number of training samples. Therefore, a lightweight transformer (LiT) network, built with the proposed lightweight self-attention modules, is presented. LiT adopts convolutional blocks to explicitly extract local information in early layers and employs transformers to capture long-range dependencies in deep layers. Furthermore, we design a controlled multi-class stratified sampling strategy to generate appropriately sized input data, ensure balanced sampling, and reduce the overlap of feature extraction regions between training and test samples. With appropriate training data, convolutional tokenization, and lightweight transformers, LiT mitigates overfitting and enjoys both high computational efficiency and good performance. Experimental results on several HSI datasets verify the effectiveness of our design.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
1秒前
sloan完成签到,获得积分10
2秒前
完美世界应助瘦瘦冬寒采纳,获得10
2秒前
2秒前
暖暖圆圆发布了新的文献求助10
3秒前
善学以致用应助Dr采纳,获得10
3秒前
Jennie发布了新的文献求助10
3秒前
谦让友绿发布了新的文献求助10
5秒前
依力帕发布了新的文献求助10
6秒前
7秒前
biofresh发布了新的文献求助10
7秒前
OKC完成签到,获得积分10
8秒前
万幸鹿完成签到 ,获得积分10
8秒前
9秒前
小洪俊熙发布了新的文献求助10
9秒前
10秒前
冷静惜文发布了新的文献求助10
11秒前
orixero应助holmes采纳,获得10
12秒前
xuulanni发布了新的文献求助10
12秒前
范友隆完成签到,获得积分20
12秒前
幽壑之潜蛟完成签到,获得积分0
15秒前
星辰大海应助zty123采纳,获得30
15秒前
啊露发布了新的文献求助10
15秒前
sunaijia完成签到,获得积分0
15秒前
17秒前
19秒前
LL完成签到,获得积分10
24秒前
24秒前
wangwenzhe发布了新的文献求助10
24秒前
24秒前
25秒前
失眠的之桃完成签到 ,获得积分10
25秒前
27秒前
28秒前
ahaaa发布了新的文献求助10
28秒前
31秒前
仁爱宛筠完成签到,获得积分10
32秒前
32秒前
32秒前
本本发布了新的文献求助10
32秒前
高分求助中
Востребованный временем 2500
Agaricales of New Zealand 1: Pluteaceae - Entolomataceae 1040
지식생태학: 생태학, 죽은 지식을 깨우다 600
海南省蛇咬伤流行病学特征与预后影响因素分析 500
Neuromuscular and Electrodiagnostic Medicine Board Review 500
ランス多機能化技術による溶鋼脱ガス処理の高効率化の研究 500
Relativism, Conceptual Schemes, and Categorical Frameworks 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 医学 材料科学 生物 工程类 有机化学 生物化学 纳米技术 内科学 物理 化学工程 计算机科学 复合材料 基因 遗传学 物理化学 催化作用 细胞生物学 免疫学 电极
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 3462526
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 3056054
关于积分的说明 9050624
捐赠科研通 2745705
什么是DOI,文献DOI怎么找? 1506521
科研通“疑难数据库(出版商)”最低求助积分说明 696165
邀请新用户注册赠送积分活动 695677