基于熵权与集成学习的半监督小样本树种分类研究

王静, 李静

森林工程 ›› 2025, Vol. 41 ›› Issue (01) : 151-161.

基于熵权与集成学习的半监督小样本树种分类研究

  • 王静, 李静
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摘要

针对传统半监督自训练分类方法易导致数据集混乱,影响后续小样本树种分类精度这一问题,基于熵权法(en-tropy weight,EW)与集成学习(ensemble learning,EL)提出EW-EL的半监督小样本树种分类方法。EW-EL在传统半监督自训练分类方法的理论上引入EL的思想,以熵权法作为基础理论设计按基分类器当前训练周期下的F1分数计算的信息熵作为计算权重因子,再依信息熵越大基分类器越不稳定思想设计权重,使集成分类器分类概率更集中,减少集成分类器偏向性。结果显示,EW-EL较传统半监督自训练方法能更有效地均衡数据分布,使新加入数据的伪标签样本类别更准确。EW-EL所得到的小样本树种分类总精度(OA)为0.97、召回率(Recall)为0.96及Kappa系数为0.97,3种指标均优于监督分类、传统半监督自训练方法及利用传统EL机制所构建的半监督自训练方法。其中,EW-EL方法较融合软投票机制的半监督自训练方法,OA与Recall均提升了1%。EW-EL联合简单线性迭代聚类所制成的树种图在所选测试区内达到了94%。此外,进一步分析证明,EW-EL能通过集成诸多分类器,来实现更佳的小样本树种分类结果,更适用于低成本下的相关部门进行林业资源统计的工作。

关键词

无人机影像 / 熵权法 / 深度学习 / 集成学习 / 半监督小样本分类 / 树种分类 / 树种制图 / EW-EL

中图分类号

TP18 / S757.2

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王静, 李静. 基于熵权与集成学习的半监督小样本树种分类研究. 森林工程. 2025, 41(01): 151-161

基金

国家自然科学基金项目(62071171); 黄炎培职业教育思想研究规划课题(ZJS2022Zd33); 中西部地区本科层次职业教育理论与实践研究(22GDZY0229); 面向复杂场景的小目标检测与识别关键技术研究(242102210071)

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