Sparse unmixing has been proven to be an effective method for hyperspectral unmixing. Hyperspectral images contain rich spectral and spatial information. The means to make full use of spectral information, spatial information, and enhanced sparsity constraints are the main research directions to improve the accuracy of sparse unmixing. However, many algorithms only focus on one or two of these factors, because it is difficult to construct an unmixing model that considers all three factors. To address this issue, a novel algorithm called multiview-based spectral weighted and low-rank row-sparsity unmixing is proposed. A multiview data set is generated through spectral partitioning, and then spectral weighting is imposed on it to exploit the abundant spectral information. The row-sparsity approach, which controls the sparsity by the l2,0 norm, outperforms the single-sparsity approach in many scenarios. Many algorithms use convex relaxation methods to solve the l2,0 norm to avoid the NP-hard problem, but this will reduce sparsity and unmixing accuracy. In this paper, a row-hard-threshold function is introduced to solve the l2,0 norm directly, which guarantees the sparsity of the results. The high spatial correlation of hyperspectral images is associated with low column rank; therefore, the low-rank constraint is adopted to utilize spatial information. Experiments with simulated and real data prove that the proposed algorithm can obtain better unmixing results.
Proceedings of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry, and Cartography Conference
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2003.04a
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pp.161-166
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2003
Hyperspectral imagery have high spectral resolution and provide the potential for more accurate and detailed information extraction than any other type of remotely sensed data. In this paper, the "Linear Spectral Unmixing" model which is one solution to overcome the limit of spatial resolution for remote sensing data was introduced and we applied the algorithm to hyperspectral image. The result was not good because of some problems such as image calibration and used endmembers. Therefore, we analyzed the cause and had a search for a solution.
Most mineral resources are located in subsurface but mineral exploration starts with a step of investigation in wide-area to find evidence of buried ores. Conventional technique for exploration on wide-area as a preliminary survey is an observation using naked eyes by geologist or chemical analysis using lots of samples obtained from target area. Hyperspectral remote sensing can overcome those subjective and time consuming survey and can produce mineral resources distribution map. Precise resource map requires information of mineral distribution in a subpixellevel because mineral is distributed as rock components or narrow veins. But most hyperspectral data is composed of pixels of several meters or more than ten meters scale. We reviewed subpixel unmixing algorithms which have been used for geological field and tested detection ability with Hyperion imagery, geological map and seven spectral curves of mineral and rock specimens which were obtained from study areas.
Image fusion is defined as making new image by merging two or more images using special algorithms. In case of remote sensing, it means fusing multispectral low-resolution remotely sensed image with panchromatic high-resolution image. Generally, hyperspectral image fusion is accomplished by utilizing fusion technique of multispectral imagery or spectral unmixing model. But, the former may distort spectral information and the latter needs endmember data or additional data, and has a problem with not preserving spatial information well. This study proposes a new algorithm based on two stage spectral unmixing model for preserving hyperspectral image's spectral information. The proposed fusion technique is implemented and tested using Hyperion and ALI images. it is shown to work well on maintaining more spatial/spectral information than the PCA/GS fusion algorithms.
Various algorithms such as Chronochrome(CC), Principle Component Analysis(PCA), and spectral unmixing have been studied for hyperspectral change detection. Change detection by spectral unmixing offers useful information on the nature of the change compared to the other change detection methods which provide only the locations of changes in the scene. However, hyperspectral change detection by spectral unmixing is still in an early stage. This research proposed a new approach to extract endmembers, which have identical properties in temporally different images, by Iterative Error Analysis (IEA) and Spectral Angle Mapper(SAM). The change map obtained from the difference of abundance efficiently showed the changed pixels. Simulated images generated from Compact Airborne Spectrographic Imager (CASI) and Hyperion were used for change detection, and the experimental results showed that the proposed method performed better than CC, PCA, and spectral unmixing using N-FINDR. The proposed method has the advantage of automatically extracting endmembers without prior information, and it could be applicable for the real images composed of many materials.
Purpose of this research is estimation of water depth by hyperspectral remote sensing in area that access of ship is difficult. This research used EO-l Hyperion satellite imagery. Atmospheric and geometric correction is executed. Compress of band used MNF transforms. Diffuse Attenuation Coefficient of target area is decided in imagery for water depth estimation. Determination of Emdmember in pixel is using Linear Spectral Unmixing techniques. Water depth estimated using this result.
In this paper, a new spectral unmixing based target detection algorithm is proposed which adopted Iterative Error Analysis as a tool for extraction of background endmembers by using the target spectrum to be detected as initial endmember. In the presented method, the number of background endmembers is automatically decided during the IEA by stopping the iteration when the maximum change in abundance of the target is less than a given threshold value. The proposed algorithm does not have the dependence on the selection of image endmembers in the model-based approaches such as Orthogonal Subspace Projection and the target influence on the background statistics in the stochastic approaches such as Matched Filter. The experimental result with hyperspectral image data where various real and simulated targets are implanted shows that the proposed method is very effective for the detection of both rare and non-rare targets. It is expected that the proposed method can be effectively used for mineral detection and mapping as well as target object detection.
선형혼합분광분석(LSU, Linear Spectral Unmixing) 모델은 위성 영상의 한 화소 값이 공간 내에 포함된 다양한 지표 대상물의 반사에너지가 혼합된 결과로 나타난다는 가정을 통해 화소이하(Sub-Pixel) 단위의 영상 분석을 수행하는 알고리즘의 한 형태이다. 분석의 결과는 한 화소에 존재하는 순수 대상물(Endmember)의 비율로 나타나며, 최소제곱법을 이용하여 결과를 도출하는 것이 일반적인 방법으로 알려져 있다. 하지만, 최소제곱법을 이용한 선형혼합분광분석모델은 기본적인 가정을 만족시키지 못하며, Endmember를 사용자가 임의로 지정해야 하기 때문에 영상 분석에 많은 어려움이 있다. 이런 단점을 극복하기 위해 무감독으로 추출된 Endmember를 이용한 제약선형분광혼합분석(Constrained Linear Spectral Unmixing) 모델을 본 연구를 통해 제안하고자 한다. 결과를 통해, 무감독 제약선형분광혼합분석 모델은 선형분광혼합분석 모델에 비해 각각의 Endmember에 대하여 제약조건을 만족하는 점유비율(Abundance) 정보를 제공하였으나, 비슷한 Endmember를 중복 추출할 수 있는 가능성도 지니고 있음을 확인할 수 있었다.
Journal of the Korean Society of Surveying, Geodesy, Photogrammetry and Cartography
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v.33
no.3
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pp.211-218
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2015
The analysis of remote sensing data depends on sensor specifications that provide accurate and consistent measurements. However, it is not easy to establish confidence and consistency in data that are analyzed by different sensors using various radiometric scales. For this reason, the cross-calibration method is used to calibrate remote sensing data with reference image data. In this study, we used an airborne hyperspectral image in order to calibrate a multispectral image. We presented an automatic cross-calibration method to calibrate a multispectral image using hyperspectral data and spectral mixture analysis. The spectral characteristics of the multispectral image were adjusted by linear regression analysis. Optimal endmember sets between two images were estimated by spectral mixture analysis for the linear regression analysis, and bands of hyperspectral image were aggregated based on the spectral response function of the two images. The results were evaluated by comparing the Root Mean Square Error (RMSE), the Spectral Angle Mapper (SAM), and average percentage differences. The results of this study showed that the proposed method corrected the spectral information in the multispectral data by using hyperspectral data, and its performance was similar to the manual cross-calibration. The proposed method demonstrated the possibility of automatic cross-calibration based on spectral mixture analysis.
A modified iterative N-FINDR algorithm is developed for fully automatic extraction of endmembers from hyperspectral image data. This algorithm exploits the advantages of iterative NFINDR technique and Iterative Error analysis technique. The experiments using a simulated hyperspectral image data shows that the optimum number of endmembers can be automatically decided. The extracted endmembers and finally generated abundance fraction maps show the potentialities of the proposed algorithm. More studies are needed for verification of the applicability of the algorithm to the real hyperspectral image data where the absence of pure pixels is common.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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