Land cover classification is an important tool for preventing natural disasters, collecting environmental information, and monitoring natural resources. Hyperspectral imaging is widely used for this task thanks to sufficient spectral information. However, the curse of dimensionality, spatiotemporal variability, and lack of labeled data make it difficult to classify the land cover correctly. We propose a novel classification framework for land cover classification of hyperspectral data based on convolutional neural networks. The proposed framework naturally incorporates full spectral features with the information from neighboring pixels and has advantages over existing methods that require additional feature extraction or pre-processing steps. Empirical evaluation results show that the proposed framework provides good generalization power with classification accuracies better than (or comparable to) the most advanced existing classifiers.
PARK, Hong-Lyun;PARK, Wan-Yong;PARK, Hyun-Chun;CHOI, Seok-Keun;CHOI, Jae-Wan;IM, Hon-Ryang
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.22
no.4
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pp.1-11
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2019
With the development of remote sensing sensor technology, it has become possible to acquire satellite images with various spectral information. In particular, since the hyperspectral image is composed of continuous and narrow spectral wavelength, it can be effectively used in various fields such as land cover classification, target detection, and environment monitoring. Change detection techniques using remote sensing data are generally performed through differences of data with same dimensions. Therefore, it has a disadvantage that it is difficult to apply to heterogeneous sensors having different dimensions. In this study, we have developed a change detection method applicable to hyperspectral image and high spat ial resolution satellite image with different dimensions, and confirmed the applicability of the change detection method between heterogeneous images. For the application of the change detection method, the dimension of hyperspectral image was reduced by using correlation analysis and principal component analysis, and the change detection algorithm used CVA. The ROC curve and the AUC were calculated using the reference data for the evaluation of change detection performance. Experimental results show that the change detection performance is higher when using the image generated by adequate dimensionality reduction than the case using the original hyperspectral image.
The analysis of hyperspectral characteristics of materials near the South Han River has been conducted using riverside area measurements by drone installed hyperspectral sensors. Each spectrum reflectance of the riverside materials were compared and analyzed which were consisted of grass, concrete, soil, etc. To verify the drone installed hyperspectral measurements, a ground spectrometer was deployed for field measurements and comparisons for the materials. The comparison results showed that the riverside materials had their unique hyperspectral band characteristics, and the field measurements were similar to the remote sensing data. For the classification of the riverside area, the K-means clustering method and SVM classification method were utilized. The supervised SVM method showed accurate classification of the riverside area than the unsupervised K-means method. Using classification and clustering methods, the inherent spectral characteristic for each material was found to classify the riverside materials of hyperspectral images from drones.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.21
no.1
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pp.35-45
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2018
Image data collected by an airborne hyperspectral camera system have a great usability in coastal line mapping, detection of facilities composed of specific materials, detailed land use analysis, change monitoring and so forh in a complex coastal area because the system provides almost complete spectral and spatial information for each image pixel of tens to hundreds of spectral bands. A few approaches after classifying by a few approaches based on SAM(Spectral Angle Mapper) supervised classification were applied for extracting optimal land cover information from hyperspectral images acquired by CASI-1500 airborne hyperspectral camera on the object of a coastal area which includes both land and sea water areas. We applied three different approaches, that is to say firstly the classification approach of combined land and sea areas, secondly the reclassification approach after decompostion of land and sea areas from classification result of combined land and sea areas, and thirdly the land area-only classification approach using atmospheric correction images and compared classification results and accuracies. Land cover classification was conducted respectively by selecting not only four band images with the same wavelength range as IKONOS, QuickBird, KOMPSAT and GeoEye satelllite images but also eight band images with the same wavelength range as WorldView-2 from 48 band hyperspectral images and then compared with the classification result conducted with all of 48 band images. As a result, the reclassification approach after decompostion of land and sea areas from classification result of combined land and sea areas is more effective than classification approach of combined land and sea areas. It is showed the bigger the number of bands, the higher accuracy and reliability in the reclassification approach referred above. The results of higher spectral resolution showed asphalt or concrete roads was able to be classified more accurately.
Ahn, Chi-Kook;Cho, Byoung-Kwan;Mo, Chang Yeun;Kim, Moon S.
Journal of the Korean Society for Nondestructive Testing
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v.32
no.5
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pp.518-525
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2012
In this study, the feasibility of hyperspectral reflectance imaging technique was investigated for the discrimination of viable and non-viable lettuce seeds. The spectral data of hyperspectral reflectance images with the spectral range between 750 nm and 1000 nm were used to develop PLS-DA model for the classification of viable and non-viable lettuce seeds. The discrimination accuracy of the calibration set was 81.6% and that of the test set was 81.2%. The image analysis method was developed to construct the discriminant images of non-viable seeds with the developed PLS-DA model. The discrimination accuracy obtained from the resultant image were 91%, which showed the feasibility of hyperspectral reflectance imaging technique for the mass discrimination of non-viable lettuce seeds from viable ones.
Journal of the Korean Association of Geographic Information Studies
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v.18
no.1
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pp.48-63
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2015
In this study, we introduce various hyperspectral data processing techniques for the monitoring of shallow and coastal waters to enlarge the application range and to improve the accuracy of the end results in Korea. Unlike land, more accurate atmospheric correction is needed in coastal region showing relatively low reflectance in visible wavelengths. Sun-glint which occurs due to a geometry of sun-sea surface-sensor is another issue for the data processing in the ocean application of hyperspectal imagery. After the preprocessing of the hyperspectral data, a semi-analytical algorithm based on a radiative transfer model and a spectral library can be used for bathymetry mapping in coastal area, type classification and status monitoring of benthos or substrate classification. In general, semi-analytical algorithms using spectral information obtained from hyperspectral imagey shows higher accuracy than an empirical method using multispectral data. The water depth and quality are constraint factors in the ocean application of optical data. Although a radiative transfer model suggests the theoretical limit of about 25m in depth for bathymetry and bottom classification, hyperspectral data have been used practically at depths of up to 10 m in shallow and coastal waters. It means we have to focus on the maximum depth of water and water quality conditions that affect the coastal applicability of hyperspectral data, and to define the spectral library of coastal waters to classify the types of benthos and substrates.
KSCE Journal of Civil and Environmental Engineering Research
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v.29
no.3D
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pp.419-431
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2009
The core of this study is finding out the efficient band selection or extraction method discovering the optimal spectral bands when applying canonical correlation classifier (CCC) to hyperspectral data. The optimal efficient bands grounded on each separability decision technique are selected using Multispec$^{(C)}$ software developed by Purdue university of USA. Total 6 separability decision techniques are used, which are Divergence, Transformed Divergence, Bhattacharyya, Mean Bhattacharyya, Covariance Bhattacharyya, Noncovariance Bhattacharyya. For feature extraction, PCA transformation and MNF transformation are accomplished by ERDAS Imagine and ENVI software. For the comparison and assessment on the effect of feature selection and feature extraction, land cover classification is performed by CCC. The overall accuracy of CCC using the firstly selected 60 bands is 71.8%, the highest classification accuracy acquired by CCC is 79.0% as the case that executes CCC after appling Noncovariance Bhattacharyya. In conclusion, as a matter of fact, only Noncovariance Bhattacharyya separability decision method was valuable as feature selection algorithm for hyperspectral image classification depended on CCC. The lassification accuracy using other feature selection and extraction algorithms except Divergence rather declined in CCC.
Ahn, Yu Bin;Yoo, Ji Hyun;Choie, Myoungju;Lee, Myeong Seong
Journal of Conservation Science
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v.36
no.2
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pp.73-81
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2020
Considering the difficulties associated with the creation of deterioration maps for stone cultural heritages, quantitative determination of chemical and biological contaminants in them is still challenging. Hyperspectral image analysis has been proposed to overcome this drawback. In this study, hyperspectral imaging was performed on Stone Buddhas Temple in Four Directions at Gulbulsa Temple Site(Treasure 121), and several surface contaminants were observed. Based on the color and shape, these chemical and biological contaminants were classified into ten categories. Additionally, a method for establishing each class as a reference image was suggested. Simultaneously, with the help of Spectral Angle Mapper algorithm, two classification methods were used to classify the surface contaminants. Method A focused on the region of interest, while method B involved the application of the spectral library prepared from the image. Comparison of the classified images with the reference image revealed that the accuracies and kappa coefficients of methods A and B were 52.07% and 63.61%, and 0.43 and 0.55, respectively. Additionally, misclassified pixels were distributed in the same contamination series.
Unsupervised spectral angle classification (USAC) is the algorithm that can extract ground object information with the minimum 'Spectral Angle' operation on behalf of 'Spectral Euclidian Distance' in the clustering process. In this study, our algorithm uses the unit vector instead of the spectral distance to compute the mean of cluster in the unsupervised classification. The proposed algorithm (MUSAC) is applied to the Hyperion and ETM+ data and the results are compared with K-Meails and former USAC algorithm (FUSAC). USAC is capable of clearly classifying water and dark forest area and produces more accurate results than K-Means. Atmospheric correction for more accurate results was adapted on the Hyperion data (Hyperion-FLAASH) but the results did not have any effect on the accuracy. Thus we anticipate that the 'Spectral Angle' can be one of the most accurate classifiers of not only multispectral images but also hyperspectral images. Furthermore the cluster unit vector can be an efficient technique for determination of each cluster mean in the USAC.
Zain, Ruhasmizan Mat;Ismail, Mohd Hasmadi;Zaki, Pakhriazad Hassan
Journal of Forest and Environmental Science
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v.29
no.2
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pp.131-137
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2013
This study attempts to classify forest species using hyperspectral data for supporting resources management. The primary dataset used was AISA sensor. The sensor was mounted onboard the NOMAD GAF-27 aircraft at 2,000 m altitude creating a 2 m spatial resolution on the ground. Pre-processing was carried out with CALIGEO software, which automatically corrects for both geometric and radiometric distortions of the raw image data. The radiance data set was then converted to at-sensor reflectance derived from the FODIS sensor. Spectral Angle Mapper (SAM) technique was used for image classification. The spectra libraries for tree species were established after confirming the appropriate match between field spectra and pixel spectra. Results showed that the highest spectral signature in NIR range were Kembang Semangkok (Scaphium macropodum), followed by Meranti Sarang Punai (Shorea parvifolia) and Chengal (Neobalanocarpus hemii). Meanwhile, the lowest spectral response were Kasai (Pometia pinnata), Kelat (Eugenia spp.) and Merawan (Hopea beccariana), respectively. The overall accuracy obtained was 79%. Although the accuracy of SAM techniques is below the expectation level, SAM classifier was able to classify tropical tree species. In future it is believe that the most effective way of ground data collection is to use the ground object that has the strongest response to sensor for more significant tree signatures.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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