【检测】基于棋盘拓扑TGRS的高光谱异常检测附MATLAB代码-优快云博客

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本文提出了一种结合棋盘拓扑和局部对比信息的高光谱异常检测方法，通过改进TGRS模型提高复杂背景下的鲁棒性，有效识别高光谱图像中的目标。

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🔥 内容介绍

摘要

高光谱异常检测旨在识别与背景不同的目标。棋盘拓扑图形正则化稀疏表示（TGRS）是一种有效的异常检测方法，它利用了高光谱图像的局部结构信息。然而，传统的TGRS方法在处理复杂背景时存在局限性。

本文提出了一种基于棋盘拓扑TGRS的高光谱异常检测方法，该方法通过引入局部对比信息增强了TGRS的鲁棒性。具体来说，该方法首先利用棋盘拓扑构造高光谱图像的局部邻域关系。然后，通过计算局部对比信息，突出目标与背景之间的差异。最后，将局部对比信息融入TGRS的稀疏表示模型中，增强异常检测能力。

方法

棋盘拓扑

棋盘拓扑是一种局部结构，它将每个像素与其相邻的8个像素连接起来，形成一个8连通区域。棋盘拓扑可以有效地捕获高光谱图像的局部信息。

局部对比信息

局部对比信息反映了目标与背景之间的差异。对于每个像素，其局部对比信息定义为：

LCI(x) = max(D(x, y)) - min(D(x, y))

其中，x为目标像素，y为x的相邻像素，D(x, y)为x和y之间的光谱距离。

基于棋盘拓扑的TGRS

传统的TGRS模型可以表示为：

min ||X - DZ||_1 + λ||DZ||_*

其中，X为高光谱图像，D为字典，Z为稀疏系数矩阵，λ为正则化参数。

本文提出的基于棋盘拓扑的TGRS模型将局部对比信息融入稀疏表示模型中，表示为：

min ||X - DZ||_1 + λ||DZ||_* + γ||LCI(Z)||_1

其中，γ为局部对比信息正则化参数。

📣 部分代码

function modulator = getModulator(modType, sps, fs)%getModulator Modulation function selector%   MOD = getModulator(TYPE,SPS,FS) returns the modulator function handle%   MOD based on TYPE. SPS is the number of samples per symbol and FS is%   the sample rate.switch modType  case "BPSK"    modulator = @(x)bpskModulator(x,sps);  case "QPSK"    modulator = @(x)qpskModulator(x,sps);  case "8PSK"    modulator = @(x)psk8Modulator(x,sps);  case "16QAM"    modulator = @(x)qam16Modulator(x,sps);  case "64QAM"    modulator = @(x)qam64Modulator(x,sps);  case "GFSK"    modulator = @(x)gfskModulator(x,sps);  case "CPFSK"    modulator = @(x)cpfskModulator(x,sps);  case "PAM4"    modulator = @(x)pam4Modulator(x,sps);  case "B-FM"    modulator = @(x)bfmModulator(x, fs);  case "DSB-AM"    modulator = @(x)dsbamModulator(x, fs);  case "SSB-AM"    modulator = @(x)ssbamModulator(x, fs);endendfunction src = getSource(modType, sps, spf, fs)%getSource Source selector for modulation types%    SRC = getSource(TYPE,SPS,SPF,FS) returns the data source%    for the modulation type TYPE, with the number of samples%    per symbol SPS, the number of samples per frame SPF, and%    the sampling frequency FS.switch modType  case {"BPSK","GFSK","CPFSK"}    M = 2;    src = @()randi([0 M-1],spf/sps,1);  case {"QPSK","PAM4"}    M = 4;    src = @()randi([0 M-1],spf/sps,1);  case "8PSK"    M = 8;    src = @()randi([0 M-1],spf/sps,1);  case "16QAM"    M = 16;    src = @()randi([0 M-1],spf/sps,1);  case "64QAM"    M = 64;    src = @()randi([0 M-1],spf/sps,1);  case {"B-FM","DSB-AM","SSB-AM"}    src = @()getAudio(spf,fs);endend