Deep learning techniques have been widely applied to hyperspectral image (HSI) classification and have achieved great success. However, the deep neural network model has a large parameter space and requires a large number of labeled data. Deep learning methods for HSI classification usually follow a patchwise learning framework. Recently, a fast patch-free global learning (FPGA) architecture was proposed for HSI classification according to global spatial context information. However, FPGA has difficulty extracting the most discriminative features when the sample data is imbalanced. In this paper, a spectral-spatial dependent global learning (SSDGL) framework based on global convolutional long short-term memory (GCL) and global joint attention mechanism (GJAM) is proposed for insufficient and imbalanced HSI classification. In SSDGL, the hierarchically balanced (H-B) sampling strategy and the weighted softmax loss are proposed to address the imbalanced sample problem. To effectively distinguish similar spectral characteristics of land cover types, the GCL module is introduced to extract the long short-term dependency of spectral features. To learn the most discriminative feature representations, the GJAM module is proposed to extract attention areas. The experimental results obtained with three public HSI datasets show that the SSDGL has powerful performance in insufficient and imbalanced sample problems and is superior to other state-of-the-art methods. Code can be obtained at: https://github.com/dengweihuan/SSDGL.


翻译:深度学习技术被广泛应用于超光谱图像(HISI)分类,并取得了巨大成功;然而,深神经网络模型具有很大的参数空间,需要大量标签数据; 深度神经网络模型的深度学习方法通常遵循不完全的学习框架; 最近,根据全球空间背景信息,为高光光光谱图像分类建议了一个快速的无补全球学习(FPGA)架构; 然而,当抽样数据不平衡时,FPGA难以提取最有区别的特征; 本文采用了基于全球变异性长期短期记忆(GCL)和全球联合关注机制(GJAM)的光谱光谱依赖全球学习框架(SSDGL)框架,为的是不充分和不平衡的HSI分类; 在SSDGL, 等级平衡(H-B)抽样战略和加权软负损失结构架构,以解决不平衡的抽样问题; 为有效区分土地覆盖类型类似的光谱特性,采用GCL模块,以提取光谱特征的长期短期依赖性。 为了解最有差别性特征的特征展示, GJSSL 和高端抽样模块显示其他的SDG-D-D-DG-rmal 演示区域的不足够的磁度分析方法。

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