Hyperspectral image (HSI) classification is an important topic in the field of remote sensing, and has a wide range of applications in Earth science. HSIs contain hundreds of continuous bands, which are characterized by high dimension and high correlation between adjacent bands. The high dimension and redundancy of HSI data bring great difficulties to HSI classification. In recent years, a large number of HSI feature extraction and classification methods based on deep learning have been proposed. However, their ability to model the global relationships among samples in both spatial and spectral domains is still limited. In order to solve this problem, an HSI classification method with spectral-spatial diffusion models is proposed. The proposed method realizes the reconstruction of spectral-spatial distribution of the training samples with the forward and reverse spectral-spatial diffusion process, thus modeling the global spatial-spectral relationship between samples. Then, we use the spectral-spatial denoising network of the reverse process to extract the unsupervised diffusion features. Features extracted by the spectral-spatial diffusion models can achieve cross-sample perception from the reconstructed distribution of the training samples, thus obtaining better classification performance. Experiments on three public HSI datasets show that the proposed method can achieve better performance than the state-of-the-art methods. The source code and the pre-trained spectral-spatial diffusion model will be publicly available at https://github.com/chenning0115/SpectralDiff.


翻译:高光谱图像(HSI)分类是遥感领域中的重要课题,具有广泛的地球科学应用。 HSI包含数百个连续波段,其具有高维度和相邻波段之间的高相关性。高维度和冗余的HSI数据给HSI分类带来了巨大的困难。近年来,基于深度学习的大量HSI特征提取和分类方法已被提出。然而,它们模拟空间和光谱域中的样本之间的全局关系的能力仍然有限。为了解决这个问题,提出了一种具有光谱-空间扩散模型的HSI分类方法。所提出的方法通过前向和反向光谱-空间扩散过程实现了训练样本的光谱-空间分布重建,从而建模了样本之间的全局空间-光谱关系。然后,我们使用反向过程的光谱-空间去噪网络来提取无监督扩散特征。由光谱-空间扩散模型提取的特征可以从训练样本的重建分布中实现跨样本感知,从而获得更好的分类性能。在三个公共HSI数据集上的实验表明,所提出的方法可以实现比现有最先进方法更好的性能。源代码和预先训练的光谱-空间扩散模型将公开提供,网址为 https://github.com/chenning0115/SpectralDiff。

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