Extração de características e aprendizado não-supervisionados em imagens hiperespectrais
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Data de Publicação: | 2020 |
Tipo de documento: | Dissertação |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFSCAR |
Texto Completo: | https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12826 |
Resumo: | Hyperspectral imagery have hundreds of bands and greater subtle differences discrimination capacity in compariosion with multispectral imagery, which benefits precision applications. However, inherent high spectral resolution and high band correlation in these imagery suggests curse of dimensionality occurrence possibility in pattern recognition processes. So, study of the effects of dimensionality reduction is relevant for this kind of image. Additionaly, is relevant to compare the behavior between linear and non linear reduction methods. In this scenario, the purpose of the present work is to analyze how unsupervised feature extraction and its different approaches affect an unsupervised learning task in hyperspectral imagery. In order to conduct such analysis, the algorithms Principal Component Analysis, Isometric Feature Mapping and Locally Linear Embedding were executed in a set of seven images. Clusterings by K-Means and Expectation Maximization algorithms were built under each execution. Performances were measured by Rand, Jaccard, Kappa, Entropy and Purity indexes and compared by Friedman and Nemenyi statistical tests. Hypothesis tests results have shown that, for 70% of the images, feature extraction deployment raised clustering performance significantly and, in 60% of those cases, nonlinear extraction yielded better results than linear |
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Nakao, Eduardo KazuoLevada, Alexandre Luís Magalhãeshttp://lattes.cnpq.br/3341441596395463http://lattes.cnpq.br/85529804872059599bb11adb-848a-462f-8c6d-e40de856ac012020-05-27T21:34:51Z2020-05-27T21:34:51Z2020-04-29NAKAO, Eduardo Kazuo. Extração de características e aprendizado não-supervisionados em imagens hiperespectrais. 2020. Dissertação (Mestrado em Ciência da Computação) – Universidade Federal de São Carlos, São Carlos, 2020. Disponível em: https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12826.https://repositorio.ufscar.br/handle/ufscar/12826Hyperspectral imagery have hundreds of bands and greater subtle differences discrimination capacity in compariosion with multispectral imagery, which benefits precision applications. However, inherent high spectral resolution and high band correlation in these imagery suggests curse of dimensionality occurrence possibility in pattern recognition processes. So, study of the effects of dimensionality reduction is relevant for this kind of image. Additionaly, is relevant to compare the behavior between linear and non linear reduction methods. In this scenario, the purpose of the present work is to analyze how unsupervised feature extraction and its different approaches affect an unsupervised learning task in hyperspectral imagery. In order to conduct such analysis, the algorithms Principal Component Analysis, Isometric Feature Mapping and Locally Linear Embedding were executed in a set of seven images. Clusterings by K-Means and Expectation Maximization algorithms were built under each execution. Performances were measured by Rand, Jaccard, Kappa, Entropy and Purity indexes and compared by Friedman and Nemenyi statistical tests. Hypothesis tests results have shown that, for 70% of the images, feature extraction deployment raised clustering performance significantly and, in 60% of those cases, nonlinear extraction yielded better results than linearImagens hiperespectrais possuem centenas de bandas e maior capacidade de discriminação de diferenças sutis em comparação a imagens multiespectrais, o que beneficia aplicações de precisão. Entretanto, a alta resolução espectral e alta correlação de bandas inerentes dessas imagens, sugerem a possibilidade de ocorrência da maldição da dimensionalidade em processos de reconhecimento de padrões. Dessa forma, o estudo dos efeitos de métodos de redução de dimensionalidade é relevante para esse tipo de imagem. Adicionalmente, é relevante a comparação de comportamento de métodos de redução linear e não-linear. Nesse cenário, o objetivo do presente trabalho é analisar como a extração não-supervisionada de características e suas diferentes abordagens afetam uma tarefa de aprendizado não-supervisionado em imagens hiperespectrais. Para conduzir tal análise, os algoritmos Principal Component Analysis, Isometric Feature Mapping e Locally Linear Embedding foram executados em um conjunto de sete imagens. Sob cada execução, foram realizados agrupamentos pelos algoritmos K-Means e Expectation Maximization. Os desempenhos foram mensurados pelas medidas Rand, Jaccard, Kappa, Entropy, Purity e comparados pelos testes estatísticos de Friedman e Nemenyi. Os resultados dos testes de hipótese mostraram que, para 70% das imagens, a aplicação da extração de características aumentou significativamente o desempenho da tarefa de agrupamento e, em 60% desses casos, a extração não-linear gerou melhores resultados em comparação à linear.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)CAPES: Código de Financiamento 001CAPES: 88882.426564/2019-01porUniversidade Federal de São CarlosCâmpus São CarlosPrograma de Pós-Graduação em Ciência da Computação - PPGCCUFSCarAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessSensoriamento remotoImagens hiperespectraisReconhecimento de padrõesExtração de característicasMétodos não-supervisionadosRemote sensingHyperspectral imageryPattern recognitionFeature extractionUnsupervised methodsCIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::METODOLOGIA E TECNICAS DA COMPUTACAOExtração de características e aprendizado não-supervisionados em imagens hiperespectraisUnsupervised feature extraction and learning in hyperspectral imageryinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesis600fec0c75b-1b4b-43d8-bc3e-1e011fe2653areponame:Repositório Institucional da UFSCARinstname:Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)instacron:UFSCARORIGINALExtração de características e aprendizado não-supervisionados em imagens hiperespectrais.pdfExtração de características e aprendizado não-supervisionados em imagens hiperespectrais.pdfapplication/pdf8210303https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12826/5/Extra%c3%a7%c3%a3o%20de%20caracter%c3%adsticas%20e%20aprendizado%20n%c3%a3o-supervisionados%20em%20imagens%20hiperespectrais.pdfbb6837c4c58a1d268c3293feff9b4afbMD55PPGCC_Template_dec_BCO.pdfPPGCC_Template_dec_BCO.pdfCarta de autorização de publicaçãoapplication/pdf55169https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12826/2/PPGCC_Template_dec_BCO.pdf440ebd4bb7edf0df1d4b02ba1daffac3MD52CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12826/6/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD56TEXTExtração de características e aprendizado não-supervisionados em imagens hiperespectrais.pdf.txtExtração de características e aprendizado não-supervisionados em imagens hiperespectrais.pdf.txtExtracted texttext/plain164697https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12826/7/Extra%c3%a7%c3%a3o%20de%20caracter%c3%adsticas%20e%20aprendizado%20n%c3%a3o-supervisionados%20em%20imagens%20hiperespectrais.pdf.txt55e69120c406356ba58715bf42f6dd24MD57PPGCC_Template_dec_BCO.pdf.txtPPGCC_Template_dec_BCO.pdf.txtExtracted texttext/plain1290https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12826/9/PPGCC_Template_dec_BCO.pdf.txt97c2621e8f01be3a21f88ec4bd98420eMD59THUMBNAILExtração de características e aprendizado não-supervisionados em imagens hiperespectrais.pdf.jpgExtração de características e aprendizado não-supervisionados em imagens hiperespectrais.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg4002https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12826/8/Extra%c3%a7%c3%a3o%20de%20caracter%c3%adsticas%20e%20aprendizado%20n%c3%a3o-supervisionados%20em%20imagens%20hiperespectrais.pdf.jpgf80368f5bda29cc620c441cac76fdbe0MD58PPGCC_Template_dec_BCO.pdf.jpgPPGCC_Template_dec_BCO.pdf.jpgIM Thumbnailimage/jpeg10949https://repositorio.ufscar.br/bitstream/ufscar/12826/10/PPGCC_Template_dec_BCO.pdf.jpgc6cf2624668db68e996cc3c8d62f59f2MD510ufscar/128262023-09-18 18:31:55.696oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/12826Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufscar.br/oai/requestopendoar:43222023-09-18T18:31:55Repositório Institucional da UFSCAR - Universidade Federal de São Carlos (UFSCAR)false |
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